Сонячні батареї красуються на дахах і придорожніх знаках і допомагають забезпечувати харчування космічних кораблів. Але як працюють сонячні панелі?
За альтернативними джерелами енергії - майбутнє!
Простіше кажучи, сонячна панель працює, дозволяючи фотонам або частинкам світла вибивати електрони з атомів, генеруючи потік електрики, згідно з Університетом Міннесоти в Дулуті. Сонячні панелі насправді складаються з безлічі більш дрібних блоків, званих фотогальванічними елементами - це означає, що вони перетворюють сонячне світло на електрику. Безліч комірок, з'єднаних разом, складають сонячну панель.
Кожен фотоелемент являє собою бутерброд, що складається з двох пластин напівпровідникового матеріалу. Фотоелектричні елементи зазвичай виготовляються з кремнію - того ж матеріалу, який використовується в мікроелектроніці.
Для роботи фотогальванічним елементам необхідно створити електричне поле. Подібно до магнітного поля, яке виникає через протилежні полюси, електричне поле виникає, коли протилежні заряди розділені. Щоб отримати це поле, виробники «припаюють» кремній іншими матеріалами, надаючи кожному шматочку «бутерброда» позитивний або негативний електричний заряд.
Зокрема, за даними Американського хімічного товариства, вони вносять фосфор у верхній шар кремнію, що додає до цього шару додаткові електрони з негативним зарядом. Між тим, нижній шар отримує дозу бору, що призводить до меншої кількості електронів або позитивного заряду. Все це створює електричне поле на стику кремнієвих шарів. Потім, коли фотон сонячного світла вибиває електрон, електричне поле виштовхує цей електрон з кремнієвого сполучення.
Що проводить цю енергію?
Декілька інших компонентів комірки перетворюють ці електрони на корисну енергію. За даними Управління з енергоефективності та відновлюваних джерел енергії (EERE), металеві пластини з боків осередку збирають електрони і передають їх по проводах. У цей момент електрони можуть текти, як будь-яке інше джерело електрики.
Дослідники створили ультратонкі гнучкі сонячні елементи товщиною всього 1,3 мікрону - приблизно 1/100 ширини людської волосини - і в 20 разів легше аркуша офісного паперу. Насправді, ці елементи настільки легкі, що можуть всидіти на мильній бульбашці, і при цьому вони виробляють енергію приблизно з такою ж ефективністю, як і сонячні елементи на основі скла, повідомили вчені в дослідженні, опублікованому в 2016 році в журналі Organic Electronics. Більш легкі і гнучкі сонячні елементи, такі як ці, можуть бути інтегровані в архітектуру, аерокосмічну техніку або навіть в носиму електроніку.
Існують й інші типи технологій сонячної енергетики, в тому числі сонячна теплова і концентрована сонячна енергія, які працюють інакше, ніж фотоелектричні сонячні панелі, але всі вони використовують енергію сонячного світла або для вироблення електрики, або для нагріву води або повітря.