Comment fonctionnent les panneaux solaires?

Que ce soit sur une calculatrice solaire ou une station spatiale internationale, les panneaux solaires génèrent de l'électricité en utilisant les mêmes principes d'électronique que les batteries chimiques ou les prises électriques standard.Avec des panneaux solaires, tout est sur le flux libre d'électrons à travers un circuit.

Pour comprendre comment les panneaux solaires génèrent de l'énergie électrique, cela pourrait aider à reprendre un cours de chimie au lycée.L'élément de base des panneaux solaires est le même élément qui a aidé à créer la révolution de l'ordinateur - le silicium pur.Lorsque le silicium est dépouillé de toutes les impuretés, il fait une plate-forme neutre idéale pour la transmission d'électrons.Le silicium possède également certaines propriétés au niveau atomique qui le rendent encore plus attrayant pour la création de panneaux solaires.

Les atomes de silicium ont de la place pour huit électrons dans leurs bandes extérieures, mais n'en portent que quatre à l'état naturel.Cela signifie qu'il y a de la place pour quatre autres électrons.Si un atome de silicium entre en contact avec un autre atome de silicium, chacun reçoit les autres atomes quatre électrons.Cela crée une forte liaison, mais il n'y a pas de charge positive ou négative car les huit électrons satisfont aux besoins des atomes.Les atomes de silicium peuvent se combiner pendant des années pour entraîner un grand morceau de silicium pur.Ce matériau est utilisé pour former les plaques des panneaux solaires.

Hérités où la science entre dans l'image.Deux plaques de silicium pur ne produiraient pas d'électricité dans des panneaux solaires, car ils n'ont pas de charge positive ou négative.Des panneaux solaires sont créés en combinant le silicium avec d'autres éléments qui ont des charges positives ou négatives.

Le phosphore, par exemple, a cinq électrons à offrir à d'autres atomes.Si le silicium et le phosphore sont combinés chimiquement, le résultat est un huit électrons stable avec un électron libre supplémentaire pour le trajet.Il peut partir / t, car il est lié aux autres atomes de phosphore, mais il n'est pas nécessaire par le silicium.Par conséquent, cette nouvelle plaque de silicium / phosphore est considérée comme chargée négativement.

Pour que l'électricité s'écoule, une charge positive doit également être créée.Ceci est réalisé dans des panneaux solaires en combinant le silicium avec un élément tel que le bore, qui n'a que trois électrons à offrir.Une plaque de silicium / bore a encore une place à jouer pour un autre électron.Cela signifie que la plaque a une charge positive.Les deux assiettes sont en sandwich dans des panneaux solaires, avec des fils conducteurs qui les affirmaient.

avec les deux plaques en place, il est maintenant temps pour apporter l'aspect solaire des panneaux solaires.La lumière du soleil naturel envoie de nombreuses particules d'énergie différentes, mais celle qui s'intéressait le plus est appelée photon.Un photon agit essentiellement comme un marteau en mouvement.Lorsque les plaques négatives des cellules solaires sont pointées sur un bon angle par rapport au soleil, les photons bombardent les atomes de silicium / phosphore.

Finalement, le 9e électron, qui veut être libre de toute façon, est éliminé de l'anneau extérieur.Cet électron ne reste pas libre pendant longtemps, car la plaque de silicium / bore positive le attire dans la tache ouverte sur sa propre bande extérieure.Alors que les photons Suns brisent plus d'électrons, l'électricité est générée.L'électricité générée par une cellule solaire n'est pas très impressionnante, mais lorsque tous les fils conducteurs éloignent les électrons libres des plaques, il y a suffisamment d'électricité pour alimenter les moteurs d'ampérage faibles ou d'autres électroniques.Tout ce que les électrons ne sont pas utilisés ou perdus dans l'air sont retournés à la plaque négative et l'ensemble du processus recommence.

L'un des principaux problèmes de l'utilisation de panneaux solaires est la petite quantité d'électricité qu'ils génèrent par rapport à leur taille.Une calculatrice pourrait nécessiter une seule cellule solaire, mais une voiture à énergie solaire nécessiterait plusieurs milliers.Si l'angle des panneaux solaires est même légèrement modifié, l'efficacité peut baisser de 50%.

Une certaine puissance des panneaux solaires peut être stockée dans des batteries chimiques, mais il n'y a généralement pas beaucoup de puissanceR en premier lieu.La même lumière du soleil qui fournit des photons fournit également des ondes ultraviolettes et infrarouges plus destructrices, ce qui entraîne finalement la dégradation des panneaux physiquement.Les panneaux doivent également être exposés à des éléments météorologiques destructeurs, ce qui peut également affecter sérieusement l'efficacité.

De nombreuses sources se réfèrent également aux panneaux solaires comme cellules photovoltaïques, ce qui fait référence à l'importance de la lumière (photos) dans la génération de tension électrique.Le défi pour les futurs scientifiques sera de créer des panneaux solaires plus efficaces est suffisamment petit pour des applications pratiques et suffisamment puissants pour créer un excès d'énergie pour les moments où la lumière du soleil n'est pas disponible.