پنل های خورشیدی
به عنوان یک منبع انرژی جایگزین امیدوار کننده برای چندین دهه، پنل های خورشیدی، پشت بام ها و نشانه های کنار جاده ای، و کمک به نگه داشتن فضاپیما می شود. اما چگونه پنل های خورشیدی کار می کنند؟
نگران نباشید، پنل های خورشیدی با اجازه دادن به فوتون ها یا ذرات نور کار می کند، تا الکترونها را از اتم ها بیرون بکشد و جریان برق را تولید کند. پنل های خورشیدی در واقع شامل بسیاری از واحدهای کوچکتر به نام سلول های فتوولتائیک می باشند. (فتوولتائیک صرفا به معنی تبدیل نور خورشید به برق است.) بسیاری از سلولهای مرتبط با یکدیگر یک پانل خورشیدی را تشکیل می دهند.
هر سلول فوتوولتاییک اساسا از دو قطعه مواد نیمه رسانا تشکیل شده است، معمولا سیلیکن – همان مواد مورد استفاده در میکرو الکترونیک است.
سلول های فتوولتائیک نیاز به ایجاد میدان الکتریکی دارند:
برای کار، سلول های فتوولتائیک نیاز به ایجاد میدان الکتریکی دارند. شبیه یک میدان مغناطیسی است که به علت قطب های متضاد اتفاق می افتد، میدان الکتریکی هنگامی اتفاق می افتد که از هم جدا شوند. برای به دست آوردن این زمینه، تولیدکنندگان “سیل” سیلیکون را با مواد دیگر، به هر تکه ای از یک بار الکتریکی مثبت یا منفی می دهند.
به طور خاص، آنها فسفر را به لایه بالای سیلیکون می رسانند، که الکترونهای اضافی را با بار منفی به آن لایه اضافه می کند. در ضمن، لایه ی پایین یک دوز بور به دست می آید، که باعث می شود الکترون های کمتر یا یک بار مثبت باشد. این همه می افزاید تا میدان الکتریکی در اتصال بین لایه های سیلیکونی. سپس، هنگامی که یک فوتون نور خورشید الکترون را آزاد می کند، میدان الکتریکی این الکترون را خارج از اتصال سیلیکون فشار می دهد.
چند عنصر دیگر سلول این الکترون ها را به قدرت قابل استفاده تبدیل می کند. صفحات رسانایی فلزی در دو طرف سلول الکترونها را جمع کرده و آنها را به سیم منتقل می کنند. در آن لحظه، الکترونها می توانند مانند هر منبع دیگر جریان برق پیدا کنند.
به تازگی، محققان سلول های خورشیدی فوق العاده، انعطاف پذیر تولید کرده اند که فقط ۱٫۳ میکرون ضخامت دارند – حدود ۱/۱۰۰ برابر عرض یک موی انسان – و ۲۰ برابر سبکتر از یک ورق کاغذ دفتر. دانشمندان در یک مطالعه منتشر شده در سال ۲۰۱۶ در مجله Organic Electronics گزارش دادند که سلول ها به اندازه ای سبک هستند که می توانند در بالای یک حباب صابون قرار بگیرند و با این وجود انرژی آنها را به اندازه سلول های خورشیدی مبتنی بر شیشه تولید می کند. سلول های خورشیدی سبک تر و انعطاف پذیر مانند این می توانند به معماری، فن آوری هوا فضا و یا حتی الکترونیک پوشیدنی متصل شوند.
دیگر انواع فن آوری انرژی خورشیدی – از جمله انرژی خورشیدی حرارتی و متمرکز انرژی خورشیدی (CSP) – که به شیوه ای متفاوت از پنل های خورشیدی فتوولتائیک کار می کنند، اما همه توانایی نور خورشید را برای ایجاد برق یا گرمایش آب یا هوا فراهم می کنند.
