Όλοι έχουμε δει ηλιακά πάνελ πάνω σε ταράτσες σπιτιών, άλλες φορές ίσος να τα έχετε παρατηρήσει σε σκάφη. Τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούνται και από την NASA για να διατηρούν την τροφοδοσία των δορυφόρων με ενέργεια. Πώς λειτουργούν τα ηλιακά πάνελ;
Τα ηλιακά πάνελ επιτρέπουν στα φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, να συγκρουστούν με τα ηλεκτρόνια που είναι απαλλαγμένα από άτομα, δημιουργώντας ροή ηλεκτρισμού.
Τα ηλιακά πάνελ στην πραγματικότητα αποτελούνται από πολλές μικρότερες μονάδες που ονομάζονται φωτοβολταϊκά στοιχεία. Αυτά μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια. Πολλές κυψέλες που συνδέονται μεταξύ τους συνθέτουν ένα ηλιακό πάνελ.
Κάθε φωτοβολταϊκό στοιχείο αποτελείται από δύο φέτες ημιαγώγιμου υλικού. Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι συνήθως κατασκευασμένα από πυρίτιο. Το ίδιο υλικό που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.
Για να λειτουργήσουν τα φωτοβολταϊκά στοιχεία πρέπει να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό πεδίο. Όπως ένα μαγνητικό πεδίο, που συμβαίνει λόγω αντίθετων πόλων, ένα ηλεκτρικό πεδίο εμφανίζεται όταν διαχωρίζονται αντίθετα φορτία.
Για να πάρουν αυτό το πεδίο, οι κατασκευαστές ενισχύουν το πυρίτιο με άλλα υλικά, δίνοντας σε κάθε φέτα, ένα θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο.
Συγκεκριμένα διασπείρουν φώσφορο στο ανώτερο στρώμα του πυριτίου, το οποίο προσθέτει επιπλέον ηλεκτρόνια με αρνητικό φορτίο, σε αυτό το στρώμα. Εν τω μεταξύ, το κάτω στρώμα δέχεται μια δόση βορίου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα λιγότερα ηλεκτρόνια, λιγότερο θετικό φορτίο.
Όλα αυτά καταλήγουν σε ένα ηλεκτρικό πεδίο στη διασταύρωση μεταξύ των στρωμάτων πυριτίου. Στη συνέχεια, όταν ένα φωτόνιο του ηλιακού φωτός απελευθερώνει ένα ηλεκτρόνιο, το ηλεκτρικό πεδίο θα ωθήσει αυτό το ηλεκτρόνιο έξω από τη διασταύρωση του πυριτίου.
Μερικά συστατικά της κυψέλης μετατρέπουν αυτά τα ηλεκτρόνια σε ωφέλιμη ισχύ. Μεταλλικές αγώγιμες πλάκες στις πλευρές της κυψέλης συλλέγουν τα ηλεκτρόνια και τα μεταφέρουν σε καλώδια. Σε αυτό το σημείο, τα ηλεκτρόνια μπορούν να ρέουν όπως σε κάθε άλλη πηγή ηλεκτρισμού.
Ηλιακά πάνελ μέγεθος και μέλλον
Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει εξαιρετικά λεπτά, εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα (ή ηλιακά κελιά – solarcells) που έχουν πάχος 1,3 εκατομμυριοστόμετρο. Περίπου το 1/100 του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας, και 20 φορές ελαφρύτερα από ένα φύλλο χαρτιού Α4.
Ελαφρύτερα, πιο ευέλικτα ηλιακά κύτταρα, όπως αυτά, θα μπορούσαν να ενσωματωθούν στην αεροδιαστημική τεχνολογία, σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές, ακόμα και σε κινητά τηλέφωνα.
Σχετικά Άρθρα
Στροφορμή : Πώς λειτουργεί το γυροσκόπιο;
Μικροσκόπιο : Πώς λειτουργεί το μικροσκόπιο;
