Hvordan fungerer solcellebatteri?
2023.Aug
31
Innledning
På jordoverflaten er det mye energi: omtrent 173 000 terawatt. Hvis vi beregner hvor mye energi som brukes av hele jordens befolkning, øker dette tallet med en faktor på mer enn 10 000. For å få full utnyttelse av solenergi, la oss se, hvordan fungerer en solcelle? Og hvordan omdannes denne energien til elektrisitet?
Hvordan solcellebatteri fungerer
Et solcellebatteri er et system som består av et stort antall relaterte solcelleceller. De er vanligvis laget av halvledere, den vanligste av disse er silisium. I en battericelle sitter krystallinsk silisium mellom to lag med forskjellig ledningsevne, med hvert atom forbundet med sterke bindinger til fire tilstøtende lag. Disse koblingene holder elektroner og lar ikke strøm flyte. Så hvordan fungerer en solcelle: elektroner går over fra et lag med overskudd av elektroner (n-type) til et lag med defekter (p-type), i denne overgangen kaller vi det et pn-kryss, den ene siden danner en positiv ladning og den andre negative ladningen på den ene siden.
Sollys er en strøm av bittesmå partikler, nemlig: fotoner. Fotonene kolliderer med fotocellene, "sparker" elektronene fra krysset deres, og etterlater et hull i stedet. På grunn av den elektriske felteffekten av pn-overgangen beveger de negativt ladede elektronene seg mot de positivt ladede hullene. Derfor akkumuleres mobile elektroner på overflaten av batteriet. De strømmer deretter langs den eksterne kretsen til det motsatte laget, og utfører elektrisk arbeid samtidig.
En slik fotocelle har en effekt på 0,5 watt. Å kombinere batterier til moduler kan øke effekten på batteriet, slik som 12 batterier er nok til å lade en mobiltelefon, selvfølgelig, hvis du vil drive hele huset, så trenger du mange slike moduler. Solceller kan fungere i flere tiår fordi de eneste bevegelige elementene i designen deres er elektroner, og de kommer stadig tilbake til der de kom fra, noe som betyr at ingenting er bortkastet eller utslitt.
(1) Denne beslutningen vil ikke bare bli påvirket av politikere, men også av ledende selskaper. I tillegg er det også et fysisk problem: solenergi kan ikke fordeles jevnt på jordoverflaten. Dette er mye mindre tilfelle på overskyede dager eller om natten, for eksempel. Det betyr mer innsats er nødvendig for å produsere mer effektive batterier, samt skape infrastrukturen for å lagre den genererte energien.
(2) Effektiviteten til selve solcellecellen reiser fortsatt mange spørsmål. Hvis sollyset ikke absorberes, men i stedet reflekteres fra overflaten av cellen, eller hvis elektronene går tilbake til hullene før de passerer gjennom kretsen, går fotonets energi tapt. For tiden har de mest effektive cellene en effektivitet på 46 %, og de fleste fabrikker er mindre effektive – rundt 15-20 %.
På dagens nivå av solteknologiutvikling kan mennesker fortsatt gi energi til verden. Det er bare å finansiere, lage nødvendig infrastruktur, og finne nok plass. Ifølge foreløpige beregninger kreves det et område på hundretusenvis av kvadratkilometer for å installere batteriene. Men faktisk er et slikt område vanskelig å finne.
Hundrevis av millioner mennesker rundt om i verden, spesielt i mindre utviklede land, mangler tilgang til pålitelig energi. I mange av disse landene er det faktisk mye sol. Derfor vil solenergi på disse stedene være billigere og tryggere enn alternative energikilder som drivstoff.
Epilog
Hvert år blir solcellepaneler bedre, billigere og mer konkurransedyktige med eksisterende energikilder. I nær fremtid kan kanskje denne teknologien revolusjonere landskapet på planeten vår. se framover!
