Fotovoltaïsch (vaak afgekort tot PV) verwijst naar de directe omzetting van licht in elektriciteit op het atomaire niveau. Deze term wordt meestal gebruikt in de context van zonnecellen en zonnepaneelsystemen die deze technologie gebruiken om zonne-energie om te zetten in bruikbare elektriciteit.

Werking van fotovoltaïsche cellen:

1. Absorptie van licht: Wanneer fotonen (lichtdeeltjes) een fotovoltaïsche cel raken, kunnen ze elektronen uit hun atomaire banen “losmaken”.
2. Creatie van elektron-gatparen: Dit proces van het losmaken van elektronen creëert wat bekend staat als een “elektron-gatpaar”. Het elektron wordt ‘vrij’, terwijl er een ‘gat’ achterblijft op de plaats waar het elektron oorspronkelijk was.
3. Stroomvloei: Door een intern elektrisch veld (vaak gecreëerd door het gebruik van p- en n-type materialen) worden de vrije elektronen naar de voorkant van de cel gedreven, terwijl de gaten naar de achterkant worden gedreven. Dit veroorzaakt een stroomvloei.
4. Stroomopwekking: Wanneer de cel is aangesloten op een extern circuit, kan deze stroom worden gebruikt om elektrische apparaten van stroom te voorzien of om op te slaan voor later gebruik.

Toepassingen van fotovoltaïsche technologie:

1. Zonnepanelen: De meest voorkomende toepassing. Deze panelen bevatten veel fotovoltaïsche cellen die samenwerken om elektriciteit te genereren.
2. Rekenmachines en horloges: Veel kleine apparaten gebruiken kleine zonnecellen voor stroom.
3. Satellieten: Veel satellieten, waaronder die in de ruimte, gebruiken zonnepanelen om elektriciteit te genereren.
4. Grootschalige zonneboerderijen: In gebieden met veel zonlicht worden soms grote stukken land bedekt met zonnepanelen om elektriciteit op te wekken voor het elektriciteitsnet.
5. Gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche systemen (BIPV): Hierbij worden fotovoltaïsche materialen geïntegreerd in de bouwstructuur zelf, zoals in ramen, gevels of daken.

Voordelen van fotovoltaïsche systemen:

1. Duurzaamheid: Zonne-energie is een hernieuwbare energiebron.
2. Lage onderhoudskosten: Eenmaal geïnstalleerd, hebben PV-systemen minimale onderhoudskosten.
3. Modulariteit: PV-systemen kunnen modulair worden ontworpen, wat betekent dat ze gemakkelijk kunnen worden uitgebreid of verkleind.

Uitdagingen:

1. Variabiliteit: De productie van elektriciteit is afhankelijk van zonlicht, wat variabel kan zijn.
2. Initiële kosten: De initiële investering voor PV-systemen kan hoog zijn, hoewel de kosten van zonnepanelen de afgelopen jaren aanzienlijk zijn gedaald.
3. Ruimtevereisten: Voor aanzienlijke elektriciteitsproductie is een aanzienlijke hoeveelheid ruimte nodig, vooral voor grootschalige toepassingen.

Desondanks blijft de fotovoltaïsche technologie een van de snelst groeiende sectoren in de hernieuwbare energie-industrie vanwege de vele voordelen en de wereldwijde drang naar duurzamere energiebronnen.