solpaneler har snabbt blivit ett mycket attraktivt alternativ för förnybar energi, vilket kan bli otroligt fördelaktigt för miljön. Processen att omvandla solljus till elektrisk energi är en som har förbättrats dramatiskt under de senaste decennierna och är nu effektivare än någonsin. Användningen av solenergi har funnits i flera år i små enheter som miniräknare, men nu talar många om att driva hus och företag från dessa paneler.
Solar är en av de mest lovande förnybara energikällorna som för närvarande finns tillgängliga, på grund av att solenergi är riklig. Strålarna som kommer från solen kan producera nästan 1000 watt energi för varje kvadratmeter av jordens yta. Genom att samla in den energin skulle vi aldrig behöva förlita oss på skadliga fossila bränslen igen. Ett solcellssystem använder solljus för att generera el som du kan använda för att driva ditt hem eller kontor som kan minska ditt koldioxidavtryck och miljöpåverkan.
solenergi skapas med hjälp av den energi som har genererats av solen. En solpanel kan fungera med hjälp av solenergi som härrör från solen. Varje solcellspanel innehåller många olika kiselceller eller solceller. De är byggstenar av solpaneler. Energin från solen absorberas av dessa solceller. Solenergin som härrör från solen omvandlas till el med hjälp av en solcellspanel.
av denna anledning är det viktigt att förstå exakt hur solpaneler fungerar och hur de kan användas för att producera el för det genomsnittliga hemmet.
1. Solpanelerna installerade på hustaken absorberar solens ljus (fotoner) från solen.
2. Kisel och ledarna i panelen omvandlar solljuset till likström (DC) elektricitet som sedan flyter in i omformaren.
3. Växelriktaren omvandlar sedan DC till AC (växelström) elektrisk kraft som du kan använda hemma.
4. Överskott av el som inte används av dig kan matas tillbaka till nätet.
5. När dina solpaneler producerar mindre ström än vad som krävs av dig hemma kan du alltid köpa el från verktyget.
processen att konvertera solenergi till El
- solpaneler använder en speciell process för att konvertera fotoner till elektroner för att generera en ström genom att använda en speciell typ av cell som kallas en fotovoltaisk cell. Dessa celler finns vanligtvis på framsidan av miniräknare och små prylar. När en bank av dem är sammankopplade, är de kollektivt kända som en solpanel.
- fotovoltaiska celler består av halvledande material såsom kisel. Halvledaren absorberar ljuset från solen. När detta händer slår fotonerna i solljuset några av elektronerna i det halvledande materialet lös vilket gör att de kan strömma i en elektrisk ström.
- inom varje cell finns ett elektriskt fält som används för att effektivisera detta flöde av elektroner i en viss riktning. När dessa elektroner möter en metallkontakt placerad på den fotovoltaiska cellen kan den användas för att driva enheter.
användningen av kisel
- kisel består av en kristallin form, med varje atom av kisel som håller fjorton elektroner i en specialiserad inställning av tre olika skal. Två av dessa skal är fulla och håller två respektive åtta elektroner. Det tredje skalet, som rymmer de fyra sista elektronerna, är bara halvfullt. För att fylla det sista skalet kommer kislet att dela elektroner med fyra närliggande atomer. Det är detta som ger den sin kristallina struktur.
- i sin naturliga form är kisel inte ett särskilt bra ledande material på grund av att det inte har några fria elektroner, i motsats till andra ledande material som koppar. För att frigöra rörelsen för dessa elektroner är kisel som finns i solpaneler en speciell, oren form av kisel. Genom att blanda i andra atomer med kiselatomerna skapas ett ojämnt antal fria elektroner. Dessa elektroner bildar inga bindningar, och så är fria att röra sig när de träffas av ljus.
- kisel är naturligt mycket glänsande och reflekterande, så för att stoppa fotoner från att studsa bort från materialet appliceras en antireflekterande beläggning på cellerna. Ofta läggs ett glaslock över toppen för att skydda kislet från yttre element.
det elektriska fältet
- när positivt och negativt kisel kommer i kontakt med varandra kommer de fria elektronerna på ena sidan att dras till den andra. När de två blandas skapar de en form av barriär som kallas ett elektriskt fält. Detta fält skjuter elektroner från det positiva kislet till det negativa, men låter dem inte strömma åt andra hållet.
- när fotoner träffar den fotovoltaiska cellen bryts elektronhålpar isär. När detta händer frigörs elektronen och ett utrymme blir tillgängligt för att fyllas av en annan elektron. Elektronen kommer att flytta till den negativa sidan medan hålet rör sig till den positiva sidan, vilket skapar en obalans i cellens elektriska neutralitet. Genom att sätta in ledare kan vi använda denna rörelse av elektroner skapar en ström medan det elektriska fältet skapar en spänning. Produkten av dessa två är makt.
potentiell energiförlust
ett av de största problemen med solenergi är att det ofta är mindre effektivt än andra former av energiproduktion, vilket ger låga mängder kraft jämfört med motsvarigheter som förbränning av fossila bränslen. Det finns många orsaker till denna förlust av energi.
- en av de främsta orsakerna till energiförlust är det faktum att ljuset från solen kommer i många olika våglängder. Några av dessa våglängder fungerar exakt som förväntat, med fotoner som separerar elektronhålspar. Vissa av dem har emellertid inte energi att separera dessa Par och passera ofarligt genom dem. Andra har fortfarande för mycket energi, vilket innebär att en stor del av energin går förlorad på grund av att det finns mer energi än vad som krävs för att slå fri en elektron, men inte tillräckligt för att slå mer fri.
- medan ett annat material skulle kräva mindre energi för att slå sina elektroner fria, skulle detta innebära att materialets spänning skulle vara mycket lägre. För att öka effektiviteten måste det finnas en balans mellan spänningen och strömmen som produceras av solcellen. Utan den balansen går effektiviteten förlorad.
- metall placeras vanligtvis längst ner i cellerna för att leda elektronerna. Dessa plattor kommer emellertid inte att samla all energi som produceras, eftersom vissa kommer att gå vilse genom toppen. Att täcka toppen skulle innebära att man förlorar solljuset, medan ledare runt utsidan av cellen skulle kräva att elektronerna reser mycket längre. Av denna anledning täcks cellerna ofta av ett tunt metallgaller för att minska avståndet som elektronerna behöver resa.
användningen av solenergi
- genom att fästa solpaneler på taket på ett hus kan fotovoltaiska celler användas för att producera el som kan användas direkt av husets strömförsörjning eller i allt högre grad lagras i stora batterier som kan användas för att driva huset som en generator. Naturligtvis, om du bor i en mörkare region i världen, kommer effektiviteten hos dessa solpaneler att minskas kraftigt.
- solenergi kan också säljas till elnät när ett överskott av el produceras. Det betyder att om solen skiner starkt kan du använda solceller för att driva dina enheter och till och med tjäna lite pengar om du genererar ett överskott av energi. Liknande, om solen inte skiner, du kommer fortfarande att vara ansluten till huvudnätet som gör att du kan köpa energi från dem om du inte vill lita på batterier eller generatorer.
- solpaneler är också vanliga i rymdfarkoster för att generera el för inbyggda datorer och andra elektriska apparater. Detta beror till stor del på att solpanelernas effektivitet inte minskar i rymden, och solen skiner alltid vilket innebär att farkosten har en pålitlig energikälla utan att behöva bära tunga bränslen eller batterier med sig. Dessa paneler finns ofta på satelliter och upptäcktsfartyg som skyttlar och hantverk som Mars rovers.
varje solcellspanel innehåller många olika kiselceller eller solceller. Varje solcell genererar några volt el. Fotoner kommer att träffa ytan på dessa solceller och sedan generera en elektrisk ström. Taket är den vanliga platsen där solpaneler installeras i hem eller kontor så att det får den nödvändiga exponeringen från solen. Solcellspanelerna på solcellspanelen omvandlar solenergin till elektrisk energi. Elen som genereras genom dessa paneler är mestadels DC (likström) som omvandlas till AC (växelström) med hjälp av en växelriktare. Kisel är ett av huvudmaterialet som vanligtvis används för att göra en solcellspanel.