Как Солнечные батареи Работают?
Производят ли на калькуляторе на солнечной энергии или международной космической станции, солнечные батареи электричество, используя те же самые принципы электроники как химические батареи или стандартные электрические выпускные отверстия. С солнечными батареями это - все о свободном течении электронов через кругооборот.
Чтобы понять, как солнечные батареи производят электроэнергию, это могло бы помочь забрать быструю поездку в класс химии средней школы. Основной элемент солнечных батарей - тот же самый элемент, который помог создать компьютерное вращение - чистый кремний. Когда кремний лишен всех примесей, он делает идеальную нейтральную платформу для передачи электронов. У кремния также есть некоторые свойства на атомном уровне, которые делают его еще более привлекательным для создания солнечных батарей.
Кремниевые атомы имеют пространство для восьми электронов в их внешних диапазонах, но только несут четыре в их естественном состоянии. Это означает, что есть комната для еще четырех электронов. Если один кремниевый атом входит в контакт с другим кремниевым атомом, каждый получает четыре электрона другого атома. Это устанавливает прочную связь, но нет никакого положительного или отрицательного заряда, потому что эти восемь электронов удовлетворяют потребности атомов. Кремниевые атомы могут объединиться в течение многих лет, чтобы привести к большой части чистого кремния. Этот материал используется, чтобы формировать тарелки солнечных батарей.
Вот то, где наука входит в картину. Две тарелки чистого кремния не произвели бы электричество в солнечных батареях, потому что у них нет никакого положительного или отрицательного заряда. Солнечные батареи созданы, комбинируя кремний с другими элементами, у которых действительно есть положительные или отрицательные заряды.
Фосфор, например, есть пять электронов, чтобы предложить другим атомам. Если кремний и фосфор комбинированы химически, результат - устойчивые восемь электроны с дополнительным свободным электроном вперед для поездки. Это может \'t уезжать, потому что это соединено к другим атомам фосфора, но этому isn \'t необходимый кремнию. Поэтому, эту новую тарелку кремния/фосфора, как полагают, отрицательно заряжают.
Для электричества, чтобы течь, должен также быть создан положительный заряд. Это достигнуто в солнечных батареях, комбинируя кремний с элементом, таких как бор, у которого только есть три электрона, чтобы предложить. Тарелке кремния/бора все еще уехали в одно пятно другой электрон. Это означает, что у тарелки есть положительный заряд. Две тарелки зажаты вместе в солнечных батареях, с проводящими проводами, бегущими между ними.
С двумя тарелками в месте теперь пора ввести 'солнечный' аспект солнечных батарей. Естественный солнечный свет отсылает много различных частиц энергии, но тот, которым мы больше всего интересуемся, называют фотоном. Фотон по существу действия как движущийся молоток. Когда рассеивающие тарелки солнечных батарей указаны на надлежащий угол к солнцу, фотоны бомбардируют атомы кремния/фосфора.
В конечном счете, 9-ый электрон, который хочет быть свободным так или иначе, сбит с внешнего кольца. Этот электрон не остается свободным долгое время, так как положительная тарелка кремния/бора вовлекает его в открытое пятно на его собственном внешнем диапазоне. Поскольку фотоны солнца прерывают больше электронов, электричество произведено. Электричество, произведенное одной солнечной батареей, не очень внушительно, но когда все проводящие провода отвлекают свободные электроны далеко от тарелок, есть достаточно электричества, чтобы привести в действие низкие двигатели силы тока в амперах или другую электронику. Независимо от того, что электроны не используются или теряются к воздуху, возвращены к рассеивающей тарелке, и весь процесс начинается снова.
Одной из главных проблем с использованием солнечных батарей является небольшое количество электричества, которое они производят по сравнению с их размером. Калькулятор мог бы только потребовать единственной солнечной батареи, но автомобиль на солнечной энергии потребует нескольких тысяч. Если угол солнечных батарей изменен даже немного, эффективность может понизиться на 50 процентов.
Некоторая власть от солнечных батарей может быть запасена в химических батареях, но во-первых обычно нет большой лишней власти. Тот же самый солнечный свет, который обеспечивает фотоны также, обеспечивает более разрушительные ультрафиолетовые и инфракрасные волны, которые в конечном счете заставляют группы разлагаться физически. Группы должны также быть подвергнуты действию разрушительных погодных элементов, которые могут также серьезно воздействовать на эффективность.
Много источников также именуют солнечные батареи как фотогальванические клетки, который ссылается на важность света (фотографии) в генерации электрического напряжения. Проблема для будущих ученых будет состоять в том, чтобы создать более эффективные солнечные батареи, являются достаточно малыми для практическоего применения и достаточно сильными, чтобы создать лишнюю энергию в течение многих времен, когда солнечный свет не доступен.