Jak fungují solární panely?

Ať už na solární kalkulačce nebo na mezinárodní vesmírné stanici, solární panely vytvářejí elektřinu pomocí stejných principů elektroniky jako chemické baterie nebo standardní elektrické zásuvky.U solárních panelů je to vše o volném toku elektronů přes obvod.

Abychom pochopili, jak solární panely vytvářejí elektrickou energii, může to pomoci rychle se vydat na třídu chemie na střední škole.Základní prvek solárních panelů je stejný prvek, který pomohl vytvořit počítačovou revoluci - čistý křemík.Když je křemík zbaven všech nečistot, vytváří ideální neutrální platformu pro přenos elektronů.Silicon má také některé vlastnosti na atomové úrovni, díky nimž je ještě atraktivnější pro vytváření solárních panelů.To znamená, že existuje prostor pro další čtyři elektrony.Pokud jeden atom křemíku kontaktuje jiný atom křemíku, každý přijímá druhé atomy čtyři elektrony.To vytváří silnou vazbu, ale neexistuje žádný pozitivní nebo negativní náboj, protože osm elektronů uspokojuje potřeby atomů.Atomy křemíku se mohou po léta kombinovat, aby vyústily v velký kus čistého křemíku.Tento materiál se používá k vytvoření desek solárních panelů.Dvě desky čistého křemíku by nevytvořily elektřinu v solárních panelech, protože nemají žádný pozitivní nebo záporné náboje.Solární panely jsou vytvářeny kombinací křemíku s jinými prvky, které mají pozitivní nebo negativní náboje.

Například fosfor má pět elektronů, které nabízí jiným atomům.Pokud jsou křemík a fosfor chemicky kombinovány, výsledkem je stabilní osm elektronů s dalším volným elektronem pro jízdu.Může/t odejít, protože je spojena s ostatními atomy fosforu, ale není potřeba křemíkem.Proto je tato nová destička křemíku/fosforu považována za negativně nabité.Toho je dosaženo v solárních panelech kombinováním křemíku s prvkem, jako je BORON, který má pouze tři elektrony.Křemík/boronová deska má stále jedno místo pro jiný elektron.To znamená, že deska má kladný náboj.Obě desky jsou sendviče dohromady ve solárních panelech, s vodivými dráty mezi nimi.Přirozené sluneční světlo vysílá mnoho různých částic energie, ale ten, o který se nejvíce zajímal, se nazývá foton.Foton v podstatě působí jako pohyblivé kladivo.Když jsou negativní desky solárních článků směřovány na správný úhel na slunce, fotony bombardují atomy křemíku/fosforu.

Nakonec je 9. elektron, který chce být stejně svobodný, sražen z vnějšího kroužku.Tento elektron nezůstane dlouho volný, protože pozitivní křemík/boronová deska ji natáhne na otevřené místo na svém vlastním vnějším pásmu.Když fotony Slunce rozbijí více elektronů, vygeneruje se elektřina.Elektřina generovaná jednou solárním článkem není příliš působivá, ale když všechny vodivé dráty odtahují volné elektrony od desek, je dostatek elektřiny pro napájení nízkoprůhledných motorů nebo jiné elektroniky.Jakékoli elektrony nejsou použity nebo ztraceny vzduchem, jsou vráceny na zápornou desku a celý proces začíná znovu.

Jedním z hlavních problémů s používáním solárních panelů je malé množství elektřiny, kterou vyrábějí ve srovnání s jejich velikostí.Kalkulačka může vyžadovat pouze jediný solární článek, ale solární auto by vyžadovalo několik tisíc.Pokud se úhel solárních panelů změní i mírně, účinnost může klesnout o 50 procent.

Některá energie ze solárních panelů může být uložena v chemických bateriích, ale obvykle není příliš nadbytekr Nejprve.Stejné sluneční světlo, které poskytuje fotony, také poskytuje destruktivnější ultrafialové a infračervené vlny, které nakonec způsobují fyzicky degradaci panelů.Panely musí být také vystaveny destruktivním povětrnostním prvkům, které mohou také vážně ovlivnit účinnost.Výzvou pro budoucí vědce bude vytvořit efektivnější solární panely, jsou dostatečně malé pro praktické aplikace a dostatečně silné, aby vytvořily přebytečnou energii pro časy, kdy není k dispozici sluneční světlo.