5 sierpnia 2021

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne wykorzystują energię słoneczną do zasilania urządzeń w Twoim domu, ale jak właściwie działają?

Brzmi jak magia: przechwytywanie energii słonecznej i przekształcanie jej w energię elektryczną do obsługi np. klimatyzacji. Jednak to nauka, a nie magia.

Panele słoneczne wykorzystują część nauki, zwaną efektem fotowoltaicznym, do przekształcania jednej formy energii w drugą.

Oto jak panele słoneczne wykorzystują światło, przekształcając je w energię elektryczną.

Słońce

Słońce jest potężną elektrownią, wytwarzającą około 10 decylionów (czyli 1 z 34 zerami) dżuli energii rocznie. To dużo. Słońce napędza pogodę, ogrzewając atmosferę i umożliwiając życie. Czy nie byłoby więc przydatne przekształcenie części tej energii w formę, której moglibyśmy użyć?

To właśnie robią rośliny poprzez fotosyntezę, wykorzystując światło do łączenia węgla z atmosfery w cukry, które metabolizują, aby rosnąć. Panele słoneczne, które widzimy na coraz większej liczbie dachów, robią coś podobnego, zamieniając światło w elektryczność. Mogą to zrobić dzięki efektowi fotowoltaicznemu, który przekształca energię słoneczną w energię elektryczną.

Jak działają panele słoneczne
Zobacz, jak panele słoneczne wykorzystują energię słoneczną do zasilania urządzeń elektrycznych i elektronicznych w Twoim domu.

Jak to działa?

Gdy światło uderza w atom, jest pochłaniane przez jeden z elektronów wokół atomu, zwiększając energię elektronu. W przypadku niektórych materiałów (takich jak niektóre metale i krzem) ta dodatkowa energia wystarcza do wyrzucenia elektronu z atomu, umożliwiając mu poruszanie się w strukturze krystalicznej materiału.

Jeśli utworzymy dwie warstwy krzemowe, możemy to wykorzystać. Jedna warstwa, krzemowa jest z domieszką substancji chemicznej, która pozwala jej agregować elektrony. Oznacza to, że jest w niej dużo elektronów, ma więc ich zapas. Druga warstwa ma domieszkę innego materiału, który sprawia, że chce wchłonąć więcej elektronów. Te elektrony nie mogą łatwo przeskoczyć z jednej warstwy do drugiej, więc istnieje różnica napięć między dwiema warstwami. Jeśli następnie podłączymy obwód z każdej strony tego panelu, to napięcie może być używane do zasilania urządzenia lub do ładowania baterii. Każde ogniwo słoneczne generuje jedynie niewielkie napięcie, zwykle około 0,5V.

Ilość wytworzonego prądu zależy od wielkości komórki. Jeśli połączysz ze sobą wiele ogniw, napięcie to można zwiększyć. Tak więc, jeśli pokryjesz dach ogniwami słonecznymi połączonymi ze sobą, wytworzysz wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić swój dom.


Panele słoneczne generują prąd stały (DC), a nie prąd przemienny (AC), który dostarcza nam zakład energetyczny. Oznacza to, że energia z panelu słonecznego musi zostać przetworzona, zanim będzie mogła zasilić np. toster.


Cena ogniw słonecznych stale spada, ponieważ opracowywane są nowe sposoby wytwarzania i otwierane są nowe fabryki produkujące ogniwa słoneczne. Chociaż energia słoneczna prawdopodobnie nie zastąpi całkowicie innych sposobów wytwarzania energii, będzie coraz ważniejszym źródłem energii elektrycznej. A to wszystko z powodu niezwykłych właściwości niektórych materiałów, które przekształcają światło w elektryczność.

Aktualności