Solarna fotonaponska energija: razlika između inačica

Ako [[električna energija|električnu energiju]] dobivamo direktnom pretvorbom [[energija|energije]] [[sunčeva radijacija|sunčeva zračenja,]] tada govorimo o sunčevoj ''fotonaponskoj'' (FN) energiji. U [[fizika|fizici]] je ovakva pretvorba [[energija|energije]] poznata pod nazivom [[fotoelektrični efekt]]. Uređaji u kojima se odvija fotonaponska pretvorba energije, zovu se [[solarni članak|solarni članci]] (eng. photovoltaics - PV).

Prema [[kvantna fizika|kvantnoj fizici]] [[svjetlost]] ima dvojni karakter; svjetlost je i čestica, i val. Čestice svjetlosti nazivaju se [[foton|fotoni]] i to su čestice bez [[masa|mase]] koje se gibaju [[brzina svjetlosti|brzinom svjetlosti]]. [[Energija]] fotona ovisi o njegovoj [[valna duljina|valnoj duljini]], odnosno o [[frekvencija|frekvenciji]]. Energiju fotona možemo izračunati [[Albert Einstein|Einsteinovim]] relacijom kojikoja glasi:

U [[metali|metalima,]] i općenito u [[materija|materiji]], [[elektron|elektroni]] mogu postojati kao valentni ili slobodni. Valentni elektroni vezani su uz [[atom]], dok se slobodni elektroni mogu slobodno gibati. Da bi od valentnog elektrona nastao slobodni, on mora dobiti [[energija|energiju]] koja je veća ili jednaka energiji vezanja. Energija vezanja predstavlja energiju kojom je [[elektron]] vezan za atom u nekoj od atomskih veza. U slučaju [[fotoelektrični efekt|fotoelektričnog efekta]] za oslobađanje od veze prema atomu elektron potrebnu energiju dobiva od sudara sa [[foton|fotonom]]. Dio energije fotona troši se da bi se elektron oslobodio od utjecaja atoma za koji je vezan, a preostali dio energije pretvara se u [[kinetička energija|kinetičku energiju]], sada već slobodnog elektrona. Slobodni elektroni dobiveni fotoelektričnim efektom nazivaju se još i fotoelektroni. Energija koja je potrebna da se valentni elektron oslobodi utjecaja atoma, naziva se rad izlaza <math>W_i</math> i ovisi o vrsti materijala u kojem se dogodio [[fotoelektrični efekt]]. [[Jednadžba]] koja opisuje ovaj proces glasi:

Da bibismo fotoelektričnim efektom dobili [[električna energija|električnu energiju,]] trebamo imati usmjereno gibanje fotoelektrona, odnosno [[struja|struju]]. Sve nabijene čestice, a tako i fotoelektroni, gibaju se usmjereno pod utjecajem [[električno polje|električnog polja]]. [[Električno polje]] koje je ugrađeno u sam materijal, nalazi se u [[poluvodiči|poluvodičima]] i to u osiromašenom području [[PN spoj|PN spoja]] ([[dioda|diode]]). Kod poluvodiča, uz slobodne elektrone, postoje i šupljine kao nosioci [[naboj|naboja,]] koje su svojevrstan nusprodukt pri nastanku slobodnih elektrona. Šupljina nastaje svaki put kada od valentnog elektrona nastane slobodni elektron i taj proces naziva se '''generacija''', dok se obrnuti proces, kada slobodni elektron popuni prazno mjesto - šupljinu, zove '''rekombinacija'''. Ako parovi elektron-šupljina nastanu daleko od osiromašenog područja, moguće je da se rekombiniraju, prije nego što ih razdvoji [[električno polje]]. Parovi koji nastanu uz osiromašeno područje ili u njemunjega bivaju privučeni, i to šupljine prema P strani poluvodiča, a elektroni prema N strani [[poluvodič|poluvodiča]]. Zbog toga se fotoelektroni i šupljine u poluvodičima nagomilavaju na suprotnim krajevima i na taj način stvaraju [[elektromotorna sila|elektromotornu silu]]. Ako na takav sustav spojimo [[trošilo]], poteći će [[struja]] i dobit ćemo [[električna energija|električnu energiju]].