Hur gör Solpaneler Arbete?

November 30

Oavsett om en soldriven räknare eller en internationell rymdstation, solpaneler producerar el med hjälp av samma principer för elektronik som kemiska batterier eller vanliga eluttag. Med solpaneler, det handlar om det fria flödet av elektroner genom en krets.

För att förstå hur solenergi paneler genererar elkraft, kan det hjälpa att ta en snabb resa tillbaka till gymnasiet kemi klass. Den grundläggande inslag i solpaneler är samma element som hjälpte till att skapa datorrevolutionen - rent kisel. När kisel tagen alla föroreningar, gör den till en idealisk neutral plattform för överföring av elektroner. Kisel har också några atomnivå egenskaper som gör det ännu mer attraktivt för skapandet av solpaneler.

Kiselatomer har plats för åtta elektroner i sina yttre band, men bara bära fyra i sitt naturliga tillstånd. Detta innebär att det finns utrymme för ytterligare fyra elektroner. Om en kiselatom kontakter annan kiselatom, var emot den andra atom fyra elektroner. Detta skapar ett starkt band, men det finns ingen positiv eller negativ laddning eftersom de åtta elektroner tillgodose atomer behov. Kiselatomer kan kombinera i åratal för att resultera i en stor bit av rent kisel. Detta material används för att bilda plattorna i solpaneler.

Här är där vetenskapen kommer in i bilden. Två plattor av rent kisel skulle inte producera el i solpaneler, eftersom de inte har någon positiv eller negativ laddning. Solpaneler skapas genom att kombinera kisel med andra element som har positiva eller negativa laddningar.

Fosfor, till exempel, har fem elektroner att erbjuda till andra atomer. Om kisel och fosfor kombineras kemiskt, är resultatet en stabil åtta elektroner med en extra fri elektron med på resan. Det kan \ 't lämna, eftersom den är bunden till de övriga fosforatomer, men det är det inte \' t som krävs av kislet. Därför är denna nya kisel / fosforplattan anses negativt laddade.

För el att flöda, måste en positiv laddning också skapas. Detta uppnås i solpaneler genom att kombinera kisel med ett element såsom bor, som bara har tre elektroner att erbjuda. En kisel / bor platta har fortfarande en fläck kvar för annan elektron. Detta betyder att plattan har en positiv laddning. De två plattorna är inklämda tillsammans i solpaneler, med ledande trådar som går mellan dem.

Med de två plattorna på plats, är det nu dags att ta in den "solar" aspekten av solpaneler. Naturligt solljus sänder ut många olika partiklar av energi, men den vi är mest intresserade av kallas en foton. En foton verkar väsentligen som en rörlig hammare. När de negativa plattorna av solceller är riktade vid en lämplig vinkel mot solen, fotoner bombarderar kisel / fosforatomer.

Så småningom, den 9: e elektron, som vill vara fri ändå, är knackade bort den yttre ringen. Denna elektron inte förblir gratis för länge, eftersom den positiva kisel / bor plattan drar in den i öppen plats på egen yttre bandet. Som solens fotoner bryta fler elektroner, är el. Den el som en solcell är inte särskilt imponerande, men när alla de ledande trådarna drar de fria elektronerna bort från plattorna, det finns tillräckligt med el för att driva låga strömstyrka motorer eller annan elektronik. Oavsett elektroner inte används eller förlorade till luften återförs till den negativa plattan och hela processen börjar igen.

Ett av de största problemen med att använda solpaneler är den lilla mängd el de genererar i förhållande till deras storlek. En kalkylator kan bara kräva en enda solcell, men en soldriven bil skulle kräva flera tusen. Om vinkeln på solpaneler ändras ens något, kan verkningsgraden sjunka 50 procent.

Viss effekt från solpaneler kan lagras i kemiska batterier, men det brukar inte mycket överskottsenergi i första hand. Samma solljus som ger fotoner ger också mer destruktiv ultravioletta och infraröda vågor, som så småningom leda till panelerna att brytas ned fysiskt. Panelerna måste också utsättas för destruktiva väderelement, vilket kan också allvarligt påverka effektiviteten.

Många källor hänvisar också till solpaneler som solceller, som refererar till vikten av ljus (bilder) i generation elektrisk spänning. Utmaningen för framtida forskare kommer att vara att skapa mer effektiva solpaneler är tillräckligt små för praktiska tillämpningar och kraftfull nog att skapa överskottsenergi för tillfällen då solljuset inte är tillgänglig.

  • Solpaneler absorberar energi från solljus.
  • Storleken av solpaneler och vinkeln vid vilken de är installerade spelar viktiga roller i hur mycket energi som de kan producera.