Extrémní hodnoty slunečního záření nemusí nutně znamenat extrémní výnos fotovoltaické elektrárny.
Nejlepšími regiony pro provoz fotovoltaických elektráren jsou vnitrozemské oblasti s vysokou intenzitou slunečního záření a současně s nízkou teplotou. Potvrzují to výsledky vědeckovýzkumné práce vědců z ČZU.
Na obr. 1 horní mapka znázorňuje energii dopadajícího slunečního záření a dolní mapka znázorňuje elektrickou energii vyrobenou ve fotovoltaických panelech. Je vidět, že tropické oblasti s vysokou intenzitou slunečního záření (zejména v Africe) vykazují sice vysoký ale nikoliv nejvyšší výnos fotovoltaických elektráren. Nejvyšších výnosů bývá dosaženo v mnohem severnějších a chladnějších oblastech Tibetu a Mongolska, výbornou lokalitou jsou také náhorní plošiny v Chille. Rovněž je vidět, že i na pobřeží Antarktidy může být dosaženo podobných výnosů jako na Sahaře.
Důvody najdeme právě ve fyzikální teorii polovodičů. Volt-ampérová charakteristika osvětleného polovodičového fotovoltaického článku totiž závisí na teplotě, jak je vidět na obr. 2. Při vyšší teplotě fotovoltaického článku je nižší napětí naprázdno, protože dochází k posunu Fermiho hladiny energie směrem ke středu zakázaného pásu energetických hladin v polovodiči. Snižuje se tak potenciálový rozdíl mezi těmito hladinami na straně P a N fotovoltaického článku, který je úměrný fotovoltaickému napětí. Současně při vyšší teplotě je vyšší proud nakrátko, protože se zmenšuje šířka zakázaného pásu energetických hladin a tak se zvyšuje generace párů elektron-díra. Maximální výkon, který může fotovoltaický článek dodat do elektrického obvodu je dán pracovním bodem na volt-ampérové charakteristice, při kterém má maximální plochu odbélník daný tímto bodem a osami. Tato plocha je úměrná dodávanému výkonu. Jak je patrné z obr. 2, při konstantní intenzitě záření je tato plocha menší při vyšší teplotě fotovoltaického článku.
prof. Ing. Martin Libra, CSc.
doc. Ing. Vladislav Poulek, CSc.
