En av de viktigste prosessene i Energía Solar er fotovoltaisk effekt. Det er en fotoelektrisk effekt der en elektrisk strøm produseres som beveger seg fra ett stykke til et annet laget av forskjellige materialer. Disse materialene utsettes for sollys eller elektromagnetisk stråling. Denne effekten er grunnleggende i genereringen av elektrisk energi fra solcellens solceller.
Hvis du vil vite hvordan solcellepaneler fungerer og hva som er solcelleeffekten, er dette innlegget ditt 🙂
Hva er solcelleeffekten?
Når vi bruker et solcellepanel for å skaffe elektrisk energi, er det vi utnytter energien som solstrålingspartiklene har for å transformere den til nyttig elektrisk energi for hjemmet vårt. Solceller er halvledere som hovedsakelig består av silisium. Disse solcellene har noen urenheter fra andre kjemiske elementer. Imidlertid er silisiumet prøvd å være så jævla som mulig.
Solceller er i stand til å generere elektrisitet fra likestrøm ved bruk av energi fra solstråling. Problemet med denne typen strøm er at den ikke brukes til hjemmet. Det er nødvendig å transformere kontinuerlig energi til vekslende energi for å kunne bruke den. Dette krever en strømomformer.
Hva solcelleeffekten gjør er å produsere den elektriske energien fra solstråling. Denne strålingen kommer i form av varme, og takket være denne effekten blir den transformert til elektrisitet. For at dette skal skje, må solcellene plasseres i serie langs solcellepanelene. Dette gjøres slik at du kan få tilstrekkelig spenning som gjør det mulig å generere strøm.
Åpenbart blir ikke all solstråling som kommer fra atmosfæren transformert til elektrisk energi. En del av det går tapt ved refleksjon og en annen ved overføring. Det vil si at den ene delen returneres til atmosfæren og den andre delen føres gjennom av cellen. Mengden stråling som er i stand til å komme i kontakt med solceller er det som får elektroner til å hoppe fra det ene laget til det andre. Det er da når en elektrisk strøm opprettes hvis kraft er proporsjonal med mengden stråling som til slutt treffer cellene.
Kjennetegn ved solcelleeffekten
Dette er mysteriet som solcellepaneler beholder. Sikkert har du noen gang stoppet for å tenke på hvordan de kan generere en elektrisk strøm fra solen. Vel, det handler om deltakelse av mange materialer sammensatt av ledende elementer. En av dem er silisium. Det er et element som viser en annen oppførsel i reaksjon på virkningen av elektrisitet.
Reaksjonen som disse halvledermaterialene har, avhenger helt av om energikilden er i stand til å eksitere dem eller ikke. Det vil si at elektronene går til en annen mer energisk tilstand. I dette tilfellet har vi kilden som er i stand til å eksitere disse elektronene, som er solstråling.
Øyeblikket a foton kolliderer med et elektron fra den siste bane til et silisiumatom, begynner den solcelleeffekten. Denne kollisjonen får elektronet til å motta energi fra fotonet og kan bli begeistret. Hvis energien som elektronen får fra fotonet er høyere enn den til den attraktive kraften til kjernen til silisiumatomet, vil vi vende mot en utgang fra elektronen fra banen.
Alt dette gjør atomene gratis, og de kan reise gjennom alt halvledermaterialet. Når dette skjer, leder silisiumet som fungerer som ledning all energien dit det kan være nyttig. Elektronene som er frigjort fra ladningene går til andre atomer der det er ledige rom. Bevegelsen til disse elektronene er det som kalles ladestrøm.
Hvordan den blir produsert
Ladestrømmer oppnås ved å bruke ledende materialer og få dette til å skje på en konstant måte slik at det kan være et elektrisk felt som har en konstant polaritet. Det er denne typen elektriske felt som begynner å skyve elektronene i alle retninger for å sirkulere den elektriske strømmen.
Hvis energien til elektronet som tilføres av fotonet overstiger tiltrekningen til kjernen til silisiumatomet, vil den være gratis. For at dette skal skje, styrken som fotonets innvirkning må ha på elektronet er minst 1,2 eV.
Hver type halvledermateriale har en minimumsenergi som er nødvendig for at den skal frigjøre elektroner fra atomene. Det er fotoner som har kortere bølgelengde og kommer fra ultrafiolett stråling. Som vi vet har disse fotonene en stor mengde inneholdt energi. På den annen side finner vi de hvis bølgelengde er lengre, så de har mindre energi. Disse fotonene er i den infrarøde delen av det elektromagnetiske spekteret.
Minimumsenergien som hvert halvledermateriale krever for å frigjøre elektroner, avhenger av frekvensbåndet. Dette båndet knytter dem fra de som kommer i ultrafiolett stråling til synlige farger. Under det klarer de ikke å frigjøre elektroner, så det vil ikke være noen elektrisk strøm.
Fotonproblem
Å gå gjennom materialet for å skille elektronene er noe mer komplisert. Ikke alle fotoner gjør det direkte. Dette er fordi for å kunne passere gjennom materialet, må de miste energi. Hvis de i det lengste bølgelengdeområdet i det elektromagnetiske spekteret allerede hadde lite energi, ender de opp med å miste det under kontakt med materialet. Når energi går tapt, kolliderer noen fotoner litt med elektroner og kan ikke avbøye dem. Disse tapene er uunngåelige og er det som gjør det umulig å ha 100% av solbruken.
Andre energitap oppstår når fotoner passerer gjennom alt materialet og de kolliderer ikke med noe elektron for å forskyve det. Dette er også et uunngåelig problem.
Jeg håper denne artikkelen har avklart solcelleeffekten.