Unul dintre cele mai importante procese din lumea energia solară este efect fotovoltaic. Este un efect fotoelectric în care se produce un curent electric care se deplasează de la o piesă la alta realizată din diferite materiale. Aceste materiale sunt expuse razelor solare sau radiațiilor electromagnetice. Acest efect este fundamental în generarea de energie electrică din celulele fotovoltaice ale panourilor solare.
Dacă doriți să știți cum funcționează panourile solare și care este efectul fotovoltaic, acesta este mesajul dvs. 🙂
Care este efectul fotovoltaic?
Atunci când folosim un panou solar pentru a obține energie electrică, ceea ce profităm este energia pe care o au particulele de radiație solară pentru ao transforma în energie electrică utilă pentru casa noastră. Celulele fotovoltaice sunt dispozitive semiconductoare compuse în principal din siliciu. Aceste celule fotovoltaice au unele impurități din alte elemente chimice. Cu toate acestea, se încearcă ca siliciu să fie cât mai dracului posibil.
Celulele fotovoltaice sunt capabile să genereze electricitate dintr-un curent continuu folosind energia din radiația solară. Problema cu acest tip de flux este că nu este folosită pentru casă. Energia continuă trebuie transformată în energie alternativă pentru a o folosi. Acest lucru necesită o invertor de putere.
Ceea ce face efectul fotovoltaic este să producă acea energie electrică din radiația solară. Această radiație vine sub formă de căldură și datorită acestui efect este transformată în electricitate. Pentru ca acest lucru să se întâmple, celulele fotovoltaice trebuie plasate în serie de-a lungul panourilor solare. Acest lucru este făcut astfel încât să puteți obțineți o tensiune adecvată care să permită generarea de energie electrică.
Evident, nu toată radiația solară care provine din atmosferă este transformată în energie electrică. O parte din aceasta se pierde prin reflecție și alta prin transmisie. Adică, o parte este readusă în atmosferă și cealaltă parte este trecută de celulă. Cantitatea de radiație care este capabilă să intre în contact cu celulele fotovoltaice este ceea ce face electronii să sară de la un strat la altul. Atunci se creează un curent electric a cărui putere este proporțională cu cantitatea de radiație care lovește în cele din urmă celulele.
Caracteristicile efectului fotovoltaic
Acesta este misterul pe care îl păstrează panourile solare. Cu siguranță v-ați oprit vreodată să vă gândiți cum pot genera un curent electric din soare. Ei bine, este vorba despre participarea a numeroase materiale compuse din elemente conductive. Una dintre ele este siliciul. Este un element care prezintă un comportament diferit în reacția la acțiunea electricității.
Reacția pe care o au aceste materiale semiconductoare depinde în totalitate de faptul dacă sursa de energie este capabilă să le excite sau nu. Adică, electronii merg într-o altă stare mai energică. În acest caz, avem sursa capabilă să excite acești electroni, care este radiația solară.
Momentul a foton ciocnește cu un electron de pe ultima orbită a unui atom de siliciu, începe efectul fotovoltaic. Această coliziune face ca electronul să primească energie din foton și poate deveni excitat. Dacă energia pe care electronul o dobândește din foton este mai mare decât cea a forței de atracție a nucleului atomului de siliciu, ne vom confrunta cu o ieșire a electronului din orbită.
Toate acestea fac atomii liberi și pot călători prin tot materialul semiconductor. Când se întâmplă acest lucru, siliciul care servește drept conducere deviază toată energia acolo unde poate fi utilă. Electronii care au fost eliberați din sarcini se îndreaptă către alți atomi în care există spații libere. Mișcarea acestor electroni este ceea ce se numește curent de încărcare.
Cum este produs
Curenții de încărcare sunt obținuți prin utilizarea materialelor conductoare și realizarea acestui lucru într-un mod constant, astfel încât să poată exista un câmp electric care are o polaritate constantă. Acest tip de câmp electric începe să împingă electronii în toate direcțiile pentru a circula curentul electric.
Dacă energia electronului alimentat de foton depășește atracția nucleului atomului de siliciu, aceasta va fi liberă. Pentru ca acest lucru să se întâmple, forța pe care trebuie să o aibă impactul fotonului asupra electronului este de cel puțin 1,2 eV.
Fiecare tip de material semiconductor are o energie minimă necesară pentru a elibera electroni din atomii săi. Există fotoni care au o lungime de undă mai mică și provin din radiații ultraviolete. După cum știm, acești fotoni au o cantitate mare de energie conținută. Pe de altă parte, îi găsim pe cei a căror lungime de undă este mai mare, deci au mai puțină energie. Acești fotoni se află în partea infraroșie a spectrului electromagnetic.
Energia minimă necesară pentru fiecare material semiconductor pentru a elibera electroni depinde de banda de frecvență. Această bandă îi asociază de la cei care vin în radiații ultraviolete la culori vizibile. Sub aceasta, ei nu pot elibera electroni, deci nu va exista curent electric.
Problema fotonului
Parcurgerea materialului pentru separarea electronilor este ceva mai complicată. Nu toți fotonii o fac direct. Acest lucru se datorează faptului că, pentru a trece prin material, trebuie să piardă energie. Dacă cei din cea mai lungă regiune de lungime de undă a spectrului electromagnetic au avut deja puțină energie, ajung să o piardă în timpul contactului cu materialul. Când energia se pierde, unii fotoni se ciocnesc ușor de electroni și nu-i pot devia. Aceste pierderi sunt inevitabile și sunt ceea ce face imposibilă utilizarea a 100% din utilizarea solară.
Alte pierderi de energie apar atunci când fotonii trec prin tot materialul și nu se ciocnesc cu niciun electron pentru a-l deplasa. Aceasta este, de asemenea, o problemă inevitabilă.
Sper că acest articol a clarificat efectul fotovoltaic.