Energía Solar (Células Solares)

Restringido una vez a los usos exóticos tales como satélites, los paneles solares han encontrado su manera en nuestro diario
vidas a través del bolsillo. La carne de nuestro "emparedado eléctrico" es dos rebanadas de silicio impuro. (más en eso más adelante.) Encima de ambas capas está un material conductor que ayuda en enjaezar la corriente eléctrica hecha por el silicio. Encima del material conductor está una capa antireflective. Esto es importante porque usted no desea lo que todo el eso electricidad-que hace las calculadoras y las muestras electrónicas del camino. Pero cómo hace algo como ese justo cree
¿electricidad del aire fino? ¡El proceso es realmente apenas una cuestión de química elemental!

Fabricación de un emparedado eléctrico: Los componentes de una célula solar

Una célula solar o un módulo se construye de varias diversas capas, todas que sirven una diversa luz del propósito para despedir apagado. Y encima de todo el esto está una hoja del cristal para proteger el silicio delicado y otras capas. Debajo de todo el silicio, el material conductor, la capa antireflective y el cristal, es otra capa material conductora. Uniendo los alambres a la tapa y al fondo de su célula, usted consigue hecho y derecho, electricidad-produciendo, célula solar.

Las Impurezas Son Su Amigo: Cómo El Silicio Produce Electricidad

Si alguien intentara vender le un agua impura, o el oro impuro usted negaría derecho la transacción. ¡Pero si alguien intenta darle el silicio impuro, tómelo! Ésa es la llave a su célula solar. (porqué usted compraría silicio?)

El silicio es un semiconductor. ¿Usted puede haber oído el término "semiconductor" antes, pero usted sabe qué ese los medios? Es muy simple cuando usted rompe la palabra abajo. "semi" significa que "parcial" y "conductor" puede cualquiera ser alguien que conduce un tren o algo que lleva una corriente eléctrica. Y puesto que algo tan peligroso como un tren "que es conducido parcialmente" no crea electricidad, nosotros puede asumir que estamos refiriendo a la última definición. El silicio es algo que lleva parcialmente electricidad. Eso significa que es un conductor pobre de la electricidad, desemejante de los metales o de su dedo.

Los átomos del silicio tienen 14 átomos en tres niveles del electrón. El tercer nivel de cualquier átomo sostiene generalmente 8 electrones. Pero el silicio privado pobre, tiene solamente cuatro. Esto significa que los átomos del silicio está en una búsqueda constante para cuatro más átomos. ¡Afortunadamente, cada átomo del silicio tiene cuatro electrones en su nivel externo también! Esto significa que dondequiera que usted vea el silicio, cuatro más átomos son seguros seguir, arreglado todo en una estructura cristalina, con los niveles completos del electrón. Esto significa que todos los electrones son felices y no bullirán de sus niveles orbitales acogedores. Si la electricidad se dirige a través de cristales puros del silicio, calentará para arriba (como lo hace cualquier semiconductor) y algunos electrones se romperán libremente. Estos "portadores libres" como se llaman, vagarán alrededor hasta que encuentran una abertura en otra estructura cristalina.

Pero cuando quitamos algunos átomos del silicio (opinión una por millón) y lo substituimos por los átomos phosphorous, conseguimos una nueva situación entera. Ahora hay un electrón adicional que no participa en la estructura cristalina. Esta izquierda fuera del electrón es llevada a cabo en lugar solamente por la fuerza del núcleo positivamente cargado del átomo (un electrón se carga negativamente; y atraído así.) Cuando la electricidad se agrega a esta disposición, hay portadores mucho más libres. Este proceso de agregar impurezas se llama doping. Y una muestra del silicio dopada con phosphorous se llama N-tipo silicio (N para la negativa.)

el N-tipo silicio es el que esta' de las dos capas de silicio en una célula solar. La otra capa se llama P-P-Type silicio (P para el positivo). el P-tipo silicio se dopa con el boro, un átomo con solamente tres electrones (externos) de la valencia. Esto crea los pequeños agujeros perfectos para nuestro N-tipo electrones del silicio para bajar en.

Un fósforo hecho en un laboratorio: La relación entre N y el P-Tipo silicio

Cuando N y el P-tipo silicio vienen en contacto, crean su propio campo eléctrico, (aquí no es de adonde la electricidad viene, nosotros no ha conseguido al papel del sun en todo el esto, sea paciente.) Se crea este campo eléctrico cuando los electrones en el N-tipo silicio cerrar-por caída en los agujeros en el P-tipo silicio. El resultado es una barrera entre los lados positivos y negativos que permite que viajen los electrones una forma. La barrera se llama un diodo. El diodo permite que los electrones viajen del P-tipo silicio al N-tipo silicio, pero no la otra manera alrededor. Cuando la luz consigue en la batalla, el rompecabezas entero comienza a caber junto.

Coches De parachoques Atómicos: Papel de los fotones en células solares

Cuando la luz pulsa las hojas del silicio de la célula solar, un fotón topará exactamente un electrón lejos al N-tipo silicio. Un fotón también cambiará los electrones en el N-tipo silicio y moverá con eficacia un "agujero" encima al P-tipo silicio. El resultado es una bomba del electrón, esa los electrones de los movimientos a partir de un lado al otro. Cuando un alambre se une en cualquier tipo de silicio, los electrones siguen la trayectoria de menos resistencia y viajan a lo largo de los alambres. Este flujo de electrones crea una corriente, mientras que el campo eléctrico de la célula crea voltaje. Las dos fuerzas, voltajes y corrientes crean energía. La energía que le da la respuesta a la pregunta de la matemáticas sobre HABER SENTADO, y permite que los lados electrónicos le digan haya un accidente en la salida siguiente.

Incluso Las Impurezas No son Perfectas: Los límites de células solares

Aunque el sol produce cerca de de 1.000 vatios una energía por pie cuadrado en un día asoleado, una célula solar puede utilizar un máximo de cerca de 25 por ciento de eso. El problema está no en la construcción de la célula solar, sino en la luz sí mismo. Enciéndase que el sol produce, atraviesa un espectro entero de frecuencias y de fuerzas. Así, los fotones que pueden topar los electrones son selectos pocos. La mayoría son demasiado de gran alcance, o demasiado débiles. La única excepción es si un fotón puede desplazar exactamente dos electrones. Pero éste no es bastante a compensar para la pérdida.

Otro problema con las células solares, es las dificultades de la colección. Pues usted amplía los puntos de contacto de los alambres, usted bloquea el sol. El resultado es un equilibrio cuidadoso del área superficial de la colección del área superficial y de la luz del electrodo. Algunas células solares superan este problema con los conductores transparentes, pero ésta es costosa y poca emplea tal técnica.