Cum funcționează celulele fotovoltaice?
Cum funcționează panourile solare sau celulele fotovoltaice
Celula (sau unitatea care compune un panou) fotovoltaică sau solară este elementul care transformă energia solară în energie electrică. Fie că sunt utilizate pentru a alimenta micul tău calculator de buzunar sau salteliți ce orbitează planeta, acestea au la bază același principiu de funcționare și anume efectul fotoelectric: abilitatea materiei de a emite electroni atunci când este expusă la lumină.
Siliconul ca material este cunoscut ca unul din cei mai des întâlniți semiconductori. Cu alte cuvinte, acesta imprumută proprietățile metalelor și proprietățile unui izolator electric ceea ce-l face ca fiind un ingredient cheie în fabricarea celulelor solare.
Ce se întâmplă când lumina acționează asupra unei celule fotovoltaice
Lumina solară este compusă din numeroase microparticule denumite fotoni, acestea fiind radiate de către soare. În momentul în care acestea ating atomii siliconului dintr-o celulă solară, aceștia își transferă energia către electroni instabili, îndepărtândui practic de proprii atomi. Fotonii pot fi astfel exemplificați ca reprezentând bila albă pe o masă de biliard – aceasta trasferând propria-i energie către restul bilelor colorate.
Eliberarea electronilor este însă numai un jumătate din ceea ce realizează o celulă solară: aceasta va trebui să colecteze acești electroni eliberați și să îi convertească curent electric. Acest lucru se poate realiza prin creearea unui dezechilibru interior ce acționează ca o pantă, determinând electronii să „curgă” în aceeași direcție.
Executareai acestu dezechilibru este posibil prin organizarea iternă a siliconului. Atomii de silicon sunt aranjați într-o structură bine legată, Prin adăugarea forțată de mici cantități din alte elemente în această structură, sunt formate două tipuri de silicon: Siliconul de tip „n” ce deține electroni de rezervă și siliconul de tip „p” cu electroni lipsă, lăsând „găuri” sau spații libere în locul acestora.
Când aceste două materiale sunt așezate unul lângă altul în interiorul unei celule solare, electronii suplimentari ai siliconului de tip „n” sar pentru a acoperii spatiile goale din siliconul de tip „p„. Aceasta înseamnă că siliconul de tip „n” devine încarcat pozitiv iar siliconul de tip „p” devine încarcat negativ – astfel se creează un câmp electric pe întreaga suprafață a celulei. Deoarece siliconul este semiconductor, poate acționa ca un izolator permițând astfel păstarea acestui dezechilibru.
Atât timp cât fotonii se lovesc de atomii de silicon desprinzând electronii de pe aceștia, celula solară reușeste orodnarea acestora și convertirea lor în curent electric, atât de necesar pentru alimentarea unei mari varietăți de obiecte, de la banalul calculator de buzunar la sateliți orbitali, etc.
Articol preluat, tradus și adaptat de pe physics.org.
Electricienii autorizați ANRE ai electrifix.ro iți stau la dispoziție pentru orice probleme de natură electrică, non-stop și în orice zi. Intră în legătură cu noi – suntem oricând bucuroși să-ți fim de ajutor.
