Bagaimana cara kerja panel surya?

Apakah pada kalkulator bertenaga surya atau stasiun ruang angkasa internasional, panel surya menghasilkan listrik menggunakan prinsip elektronik yang sama dengan baterai kimia atau outlet listrik standar.Dengan panel surya, semua tentang aliran elektron bebas melalui sirkuit.

Untuk memahami bagaimana panel surya menghasilkan tenaga listrik, mungkin membantu melakukan perjalanan cepat kembali ke kelas kimia sekolah menengah.Elemen dasar panel surya adalah elemen yang sama yang membantu menciptakan revolusi komputer - silikon murni.Ketika silikon dilucuti dari semua kotoran, itu membuat platform netral yang ideal untuk transmisi elektron.Silikon juga memiliki beberapa sifat tingkat atom yang membuatnya lebih menarik untuk penciptaan panel surya.

Atom silikon memiliki ruang untuk delapan elektron di pita luar mereka, tetapi hanya membawa empat dalam keadaan alami mereka.Ini berarti ada ruang untuk empat elektron lagi.Jika satu atom silikon menghubungi atom silikon lain, masing -masing menerima atom lainnya empat elektron.Ini menciptakan ikatan yang kuat, tetapi tidak ada muatan positif atau negatif karena delapan elektron memenuhi kebutuhan atom.Atom silikon dapat bergabung selama bertahun -tahun untuk menghasilkan sepotong besar silikon murni.Bahan ini digunakan untuk membentuk pelat panel surya.

Heres di mana sains memasuki gambar.Dua pelat silikon murni tidak akan menghasilkan listrik di panel surya, karena mereka tidak memiliki muatan positif atau negatif.Panel surya dibuat dengan menggabungkan silikon dengan elemen lain yang memang memiliki muatan positif atau negatif.

Fosfor, misalnya, memiliki lima elektron untuk ditawarkan ke atom lain.Jika silikon dan fosfor digabungkan secara kimiawi, hasilnya adalah delapan elektron yang stabil dengan elektron bebas tambahan untuk perjalanan.Tidak dapat meninggalkan, karena terikat pada atom fosfor lainnya, tetapi tidak dibutuhkan oleh silikon.Oleh karena itu, pelat silikon/fosfor baru ini dianggap bermuatan negatif.

Agar listrik mengalir, muatan positif juga harus dibuat.Ini dicapai dalam panel surya dengan menggabungkan silikon dengan elemen seperti boron, yang hanya memiliki tiga elektron untuk ditawarkan.Pelat silikon/boron masih memiliki satu titik tersisa untuk elektron lain.Ini berarti pelat memiliki muatan positif.Kedua pelat diapit bersama dalam panel surya, dengan kabel konduktif yang berjalan di antara mereka.

Dengan dua pelat di tempat, sekarang saatnya untuk membawa aspek surya panel surya.Sinar matahari alami mengirimkan banyak partikel energi yang berbeda, tetapi yang paling tertarik disebut foton.Foton pada dasarnya bertindak seperti palu yang bergerak.Ketika pelat negatif sel surya diarahkan pada sudut yang tepat ke matahari, foton membombardir atom silikon/fosfor.

Akhirnya, elektron ke -9, yang ingin bebas, terlempar dari cincin luar.Elektron ini tidak tetap bebas lama, karena pelat silikon/boron positif menariknya ke tempat terbuka di pita luarnya sendiri.Saat foton Suns memecah lebih banyak elektron, listrik dihasilkan.Listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya tidak terlalu mengesankan, tetapi ketika semua kabel konduktif menarik elektron bebas dari pelat, ada cukup listrik untuk memberi daya pada motor pengacau rendah atau elektronik lainnya.Elektron apa pun yang tidak digunakan atau hilang ke udara dikembalikan ke pelat negatif dan seluruh proses dimulai lagi.

Salah satu masalah utama dengan menggunakan panel surya adalah sejumlah kecil listrik yang mereka hasilkan dibandingkan dengan ukurannya.Kalkulator mungkin hanya membutuhkan sel surya tunggal, tetapi mobil bertenaga surya akan membutuhkan beberapa ribu.Jika sudut panel surya diubah bahkan sedikit, efisiensi dapat turun 50 persen.

Beberapa tenaga dari panel surya dapat disimpan dalam baterai kimia, tetapi biasanya tidak ada kelebihan power di tempat pertama.Sinar matahari yang sama yang menyediakan foton juga memberikan ultraviolet dan gelombang inframerah yang lebih merusak, yang pada akhirnya menyebabkan panel terdegradasi secara fisik.Panel juga harus terpapar elemen cuaca yang merusak, yang juga dapat secara serius mempengaruhi efisiensi.

Banyak sumber juga menyebut panel surya sebagai sel fotovoltaik, yang merujuk pentingnya cahaya (foto) dalam pembuatan tegangan listrik.Tantangan bagi para ilmuwan di masa depan adalah membuat panel surya yang lebih efisien cukup kecil untuk aplikasi praktis dan cukup kuat untuk menciptakan energi berlebih untuk saat -saat ketika sinar matahari tidak tersedia.