En af de vigtigste processer i solenergi er fotovoltaisk effekt. Det er en fotoelektrisk effekt, hvor der produceres en elektrisk strøm, der bevæger sig fra et stykke til et andet lavet af forskellige materialer. Disse materialer udsættes for sollys eller elektromagnetisk stråling. Denne effekt er grundlæggende i genereringen af elektrisk energi fra solcellens solceller.
Hvis du vil vide, hvordan solpaneler fungerer, og hvad den solcelleeffekt er, er dette dit indlæg 🙂
Hvad er den solcelleeffekt?
Når vi bruger et solpanel til at opnå elektrisk energi, er det, vi drager fordel af den energi, som solstrålingspartiklerne har til at omdanne den til nyttig elektrisk energi til vores hjem. Solceller er halvlederindretninger, der hovedsagelig består af silicium. Disse solceller har nogle urenheder fra andre kemiske grundstoffer. Imidlertid forsøges silicium at være så skide som muligt.
Solceller er i stand til at generere elektricitet fra en jævnstrøm ved hjælp af energi fra solstråling. Problemet med denne type stream er, at den ikke bruges til hjemmet. Kontinuerlig energi skal omdannes til alternativ energi for at kunne bruge den. Dette kræver en strøm inverter.
Hvad den fotovoltaiske effekt gør er at producere den elektriske energi fra solstråling. Denne stråling kommer i form af varme, og takket være denne effekt omdannes den til elektricitet. For at dette kan ske, skal solcellerne placeres i serie langs solpanelerne. Dette gøres, så du kan få en tilstrækkelig spænding, der gør det muligt at generere elektricitet.
Det er klart, at ikke al solstråling, der kommer fra atmosfæren, omdannes til elektrisk energi. En del af det går tabt ved refleksion og en anden ved transmission. Det vil sige, den ene del returneres til atmosfæren, og den anden del føres igennem af cellen. Mængden af stråling, der er i stand til at komme i kontakt med solceller, er det, der får elektroner til at hoppe fra det ene lag til det andet. Det er så, når der oprettes en elektrisk strøm, hvis kraft er proportional med den mængde stråling, der endelig rammer cellerne.
Karakteristik af solcelleanlæg
Dette er mysteriet, som solpaneler opbevarer. Du er helt sikkert stoppet for at tænke over, hvordan de kan generere en elektrisk strøm fra solen. Nå, det handler om deltagelse af adskillige materialer sammensat af ledende elementer. En af dem er silicium. Det er et element, der viser en anden adfærd som reaktion på virkningen af elektricitet.
Den reaktion, som disse halvledermaterialer har, afhænger helt af, om energikilden er i stand til at spænde dem eller ej. Det vil sige, elektronerne går til en anden mere energisk tilstand. I dette tilfælde har vi den kilde, der er i stand til at spænde disse elektroner, som er solstråling.
Øjeblikket a foton kolliderer med en elektron fra den sidste bane af et siliciumatom, begynder den solcelleeffekt. Denne kollision får elektronen til at modtage energi fra fotonet og kan blive ophidset. Hvis den energi, som elektronen erhverver fra fotonet, er højere end den af den tiltrækkende kraft af siliciumatomets kerne, står vi over for en elektronudgang fra kredsløbet.
Alt dette gør atomerne frie, og de kan gå igennem alt halvledermaterialet. Når dette sker, afleder silicium, der fungerer som ledning, al den energi, hvor det kan være nyttigt. Elektronerne, der er frigivet fra ladningerne, går til andre atomer, hvor der er ledige rum. Disse elektroners bevægelse er det, der kaldes ladestrøm.
Hvordan det produceres
Ladestrømme opnås ved hjælp af ledende materialer og få dette til at ske på en konstant måde, så der kan være et elektrisk felt, der har en konstant polaritet. Det er denne type elektrisk felt, der begynder at skubbe elektronerne i alle retninger for at cirkulere den elektriske strøm.
Hvis energien fra den elektron, der tilføres af fotonet, overstiger tiltrækningen af siliciumatomets kerne, er den fri. For at dette kan ske, den kraft, som fotonets indvirkning skal have på elektronen, er mindst 1,2 eV.
Hver type halvledermateriale har en minimumsenergi, der er nødvendig for at frigøre elektroner fra dets atomer. Der er fotoner, der har en kortere bølgelængde og kommer fra ultraviolet stråling. Som vi ved, har disse fotoner en stor mængde indeholdt energi. På den anden side finder vi dem, hvis bølgelængde er længere, så de har mindre energi. Disse fotoner er i den infrarøde del af det elektromagnetiske spektrum.
Den mindste energi, der kræves af hvert halvledermateriale til frigivelse af elektroner, afhænger af frekvensbåndet. Dette bånd forbinder dem fra dem, der kommer i ultraviolet stråling til synlige farver. Nedenfor er de ude af stand til at frigive elektroner, så der vil ikke være nogen elektrisk strøm.
Fotonproblem
At gå gennem materialet for at adskille elektronerne er noget mere kompliceret. Ikke alle fotoner gør det direkte. Dette er fordi for at passere gennem materialet er de nødt til at miste energi. Hvis de i det længste bølgelængdeområde i det elektromagnetiske spektrum allerede havde lidt energi, ender de med at miste det under kontakt med materialet. Når energi går tabt, kolliderer nogle fotoner let med elektroner og kan ikke afbøje dem. Disse tab er uundgåelige og er det, der gør det umuligt at have 100% af solforbruget.
Andre energitab opstår, når fotoner passerer gennem alt materialet og de kolliderer ikke med nogen elektron for at fortrænge den. Dette er også et uundgåeligt problem.
Jeg håber, at denne artikel har afklaret den solcelleeffekt.