Wie funktionieren Sonnenkollektoren?

Egal auf einem solarbetriebenen Taschenrechner oder einer internationalen Raumstation, Sonnenkollektoren erzeugen Strom unter Verwendung der gleichen Elektronenprinzipien wie chemische Batterien oder Standard-Elektrogeschäfte.Bei Sonnenkollektoren geht es um den freien Elektronenfluss durch eine Schaltung.

Um zu verstehen, wie Sonnenkollektoren elektrische Leistung erzeugen, kann es dazu beitragen, eine kurze Reise in die High School Chemistry -Klasse zurückzulegen.Das Grundelement von Solarmodels ist das gleiche Element, das dazu beigetragen hat, die Computerrevolution zu erstellen - reines Silizium.Wenn das Silizium aller Verunreinigungen befreit wird, ist es eine ideale neutrale Plattform für die Übertragung von Elektronen.Silizium hat auch einige Eigenschaften auf Atomebene, die es für die Schaffung von Sonnenkollektoren noch attraktiver machen.

Siliziumatome haben Platz für acht Elektronen in ihren Außenbändern, tragen aber nur vier in ihrem natürlichen Zustand.Dies bedeutet, dass es Platz für vier weitere Elektronen gibt.Wenn ein Siliziumatom ein anderes Siliziumatom kontaktiert, empfängt jeweils die anderen Atome vier Elektronen.Dies schafft eine starke Bindung, aber es gibt keine positive oder negative Ladung, da die acht Elektronen die Bedürfnisse der Atome erfüllen.Siliziumatome können jahrelang zu einem großen Stück reines Silizium kombiniert werden.Dieses Material wird verwendet, um die Platten von Sonnenkollektoren zu bilden.Zwei Platten mit reinem Silizium würden in Sonnenkollektoren keinen Strom erzeugen, da sie keine positive oder negative Ladung haben.Solarmodule werden durch Kombinieren von Silizium mit anderen Elementen erzeugt, die positive oder negative Ladungen haben.

Phosphor zum Beispiel hat fünf Elektronen, die anderen Atomen anbieten können.Wenn Silizium und Phosphor chemisch kombiniert werden, ist das Ergebnis stabile acht Elektronen mit einem zusätzlichen freien Elektron für die Fahrt.Es kann/t gehen, weil es an die anderen Phosphoratome gebunden ist, aber es wird vom Silizium benötigt.Daher wird diese neue Silizium-/Phosphorplatte als negativ geladen angesehen.

Um zu fließen, muss auch eine positive Ladung erzeugt werden.Dies wird in Sonnenkollektoren erreicht, indem Silizium mit einem Element wie Bor kombiniert wird und nur drei Elektronen zu bieten hat.Eine Silizium-/Borplatte hat noch einen Platz für ein anderes Elektron.Dies bedeutet, dass die Platte eine positive Ladung hat.Die beiden Platten sind in Sonnenkollektoren zusammengeklebt, wobei leitende Drähte zwischen sich verlaufen.

Mit den beiden Platten ist es jetzt an der Zeit, den Solaraspekt der Sonnenkollektoren einzubeziehen.Das natürliche Sonnenlicht sendet viele verschiedene Energienpartikel aus, aber das interessierte sich am meisten als Photon.Ein Photon wirkt sich im Wesentlichen wie ein bewegender Hammer.Wenn die negativen Platten von Solarzellen auf einen ordnungsgemäßen Winkel der Sonne gerichtet sind, bombardieren Photonen die Silizium/Phosphor -Atome.

Schließlich wird das 9. Elektron, das sowieso frei sein will, vom Außenring geworfen.Dieses Elektron bleibt nicht lange frei, da die positive Silizium-/Borplatte es an den offenen Punkt auf einem eigenen Außenband zieht.Wenn die Sonnenphotonen mehr Elektronen abbrechen, wird Strom erzeugt.Der Strom, der von einer Solarzelle erzeugt wird, ist nicht sehr beeindruckend, aber wenn alle leitenden Drähte die freien Elektronen von den Platten abziehen, gibt es genügend Strom, um niedrige Strommotoren oder andere Elektronik zu locken.Was auch immer Elektronen nicht verwendet oder an der Luft verloren gehen, werden auf die negative Platte zurückgegeben und der gesamte Prozess beginnt wieder.

Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung von Sonnenkollektoren ist die geringe Menge an Strom, die sie im Vergleich zu ihrer Größe erzeugen.Ein Taschenrechner benötigt möglicherweise nur eine einzelne Solarzelle, ein solarbetriebenes Auto würde jedoch mehrere Tausend benötigen.Wenn sich der Winkel der Sonnenkollektoren sogar geringfügig verändert, kann der Effizienz um 50 Prozent sinken.

Einige Leistung von Sonnenkollektoren können in chemischen Batterien gelagert werden, aber es gibt normalerweise nicht viel überschüssiges Powerr in erster Linie.Das gleiche Sonnenlicht, das Photonen liefert, liefert auch destruktivere ultraviolette und Infrarotwellen, die schließlich dazu führen, dass die Panels physisch verschlechtert werden.Die Panels müssen auch destruktiven Wetterelementen ausgesetzt sein, die auch die Effizienz ernsthaft beeinflussen können.

Viele Quellen bezeichnen auch Solvoltaikzellen, die die Bedeutung von Licht (Fotos) für die Erzeugung von Elektrospannungen beziehen.Die Herausforderung für zukünftige Wissenschaftler besteht darin, effizientere Solarmodule zu schaffen, die für praktische Anwendungen klein genug sind und leistungsfähig genug sind, um überschüssige Energie für Zeiten zu schaffen, in denen Sonnenlicht nicht verfügbar ist.