فتوولتائيک چیست؟

فتوولتائیک سیستمی است که قادر به تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به انرژی الکتریسیته می‌باشد. استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک به ما این قابلیت را می‌دهد که محیط زیست پاکیزه‌ای داشته باشیم، چرا که سیستم تولید الکتریسیته فتوولتائیک اثرات جانبی بسیار ناچیزی بر طبیعت دارد. به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانیزم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند.

عبارت فتوولتائیک "Photovoltaic" ترکیبی از کلمه یونانی "Photos" به معنی نور با "Volt" به معنای تولید الکتریسیته از نور است.کشف پدیده فتوولتائیک به فیزیکدان فرانسوی Edmond Becquerel نسبت داده می‌شود که در سال ۱۸۳۹ با چاپ مقاله اي تجربيات خود را با باتري تر ارائه نمود. او مشاهده نمود که ولتاژ باتري وقتي که صفحات نقره اي آن تحت تابش نور خورشيد قرار مي گيرند، افزايش نمي يابد .اما اولين گزارش از پديده PV در يك ماده جامد در سال ۱۸۷۷ بود وقتيكه دو دانشمند کمبريج W.G.Adams و R.E. Day در مقاله اي تغييراتي که در خواص الكتريكي سلنيوم وقتي که تحت تابش نور قرار مي گيرد را، توضيح دادند. در سالCharles Edgar Fritts ۱۸۸۳ که يك مهندس برق اهل نيويورک بود، يك سلول خورشيدي سلنيومي ساخت که از برخي جهات شبيه به سلولهاي خورشيدي سيليكوني امروزي بود. اين سلول از یک ویفر نازک سلنیوم تشکیل شده بود که با یک توری از سیم های خیلی نازک طلا و یک ورق حفاظتی از شیشه پوشانده شده بود. اما سلول ساخت او خیلی کم بازده بود. بازده یک سلول خورشیدی عبارت از درصدی از انرژی خورشیدی تابیده به سطح آن می‌باشد که به انرژی الکتریکی تبدیل شده باشد. کمتر از % ۱ انرژی خورشیدی تابیده شده به سطح این سلول ابتدایی به الکتریسیته تبدیل می‌شد. با وجود این، سلول‌های سلنیومی در نورسنج‌های عکاسی به طور وسیعی بکار گرفته شد.

امروزه سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرفترین کاربرد انرژی‌های نو می‌باشند و تاکنون سیستم‌های گوناگونی با ظرفیت‌های مختلف (۰.۵ وات تا چند صد مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آن‌ها افزوده می‌شود. از سری و موازی کردن سلول‌های خورشیدی می توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. به یک مجموعه از سلول‌های سری و موازی شده پنل فتوولتائیک می گویند.

پنل‌های فتوولتائیک یا به عبارت ساده‌تر صفحات خورشیدی، وسایلی هستند که با استفاده از آن‌ها نور خورشید مستقیماً به الکتریسیته (برق جریان مستقیم) تبدیل می‌گردد. صفحات فتوولتائیک در ابعاد و اندازه‌های مختلفی (از چند میلیمترمربع تا بیش از ۲ مترمربع) ساخته می‌شوند. نمونه‌های کوچک این صفحات بر روی ماشین‌های حساب نوری بسیار متداول است و نمونه‌های بزرگ‌تر این صفحات برای ساخت نیروگاه‌های فتوولتائیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. شکل زیر، یک نیروگاه فتوولتائیک را نمایش می‌دهد.