fotovoltaisk

Fotovoltaisk är ett område inom energiteknik som omvandlar solljus direkt till elektricitet genom den fotovoltaiska effekten. Begreppet används både för fenomenet och för de enheter som utnyttjar det, vanligtvis solceller eller fotovoltaiska moduler.

När ljus träffar ett halvledarmaterial skapas elektroner och hål. Den inneboende fältet i en p-n-junction separerar laddningarna, vilket ger ström i en extern krets när modulen är ansluten.

Fenomenet observerades först av Alexandre-Edmond Becquerel 1839. På 1950-talet utvecklades kommersiella kiselceller, och 1954 presenterades praktiska kiselceller vid Bell Labs, vilket lade grunden för dagens industri.

Idag dominerar kiselceller i monokristallina eller polykrystallina former. Tunna filmer som CdTe och CIGS används i vissa produkter, medan nya perovskit- och organiska system undersöks i forskning och pilotproduktion.

En modul består av många celler i seriekoppling. En växelriktare omvandlar likström till växelström för hushålls- eller nätanvändning. Stora installationer kan använda mikroinverter eller optimerare, och system kan kompletteras med energilagring.

Kommersiella moduler har normalt verkningsgrad mellan cirka 15 och 22 procent; laboratorier har uppnått över 25 procent i kisel. Verkningsgraden påverkas av temperatur, skugga och ljusvinkel.

Användningar inkluderar bostads- och kommersiella byggnader, fält- och landsbygdsinstallationer samt bärbara eller fjärranslutna system. Miljöpåverkan är ofta positiv vid elproduktion utan koldioxidutsläpp, men produktion och återvinning kräver energi och material; livscykelanalyser används för att bedöma totala effekter.

Framtiden för fotovoltaisk energi fokuserar på högre verkningsgrad, lägre kostnader och bättre lagring, med utveckling av perovskit- och tandemceller samt integrering i byggnader som byggnadsintegrerad PV.