Aktiv Solar Energy: Sådan fungerer det

Der er to primære typer af direkte solenergi: passiv og aktiv solenergi. Passiv solenergi involverer indfangning af solen &'; s termisk energi. Alle får at stort instinktivt, da blot at stå udenfor på en solskinsdag viser processen.

Men når det kommer til aktiv solenergi, er, hvordan det fungerer murkier. Det &'; s også fascinerende, og som solenergi vil fortsætte med at blive en mere væsentlig del af vores energi fodaftryk, giver det mening at have mindst en rudimentær forståelse af, hvordan det rent faktisk virker. Samtidig er de fleste af os aren &'; t interesseret i at blive teoretiske fysikere, så jeg vandt &'; t gøre dette vildt teknisk

Vi &';. Ll starte med en smidge snak om strukturen af ​​atomer. De fleste mennesker ved, at atomer består af positivt ladede partikler (protoner) og negativt ladede partikler (elektroner). Det &'; s også temmelig almindeligt kendt, at protonerne er gemt væk i centrum af et atom, mens elektronerne kredser midten; billedet almindeligt anvendt analogt er vores solsystem. Solen står for kernen lavet af protoner i midten af ​​arrangementet, mens planeter illustrerer elektroner kredser i baner.

Mens nyttigt at få et håndtag på atomare struktur, dette billede er ufuldstændig. I stedet for enkelte elektroner i en given bane (og alle spinning på en flad plan) ligesom planeterne gør, elektroner kredser om atomkernen i en struktur minder mere om koncentriske skaller – lidt ligesom de russiske nesting dukker – og hver skal kan have flere elektroner sejler rundt i det.

Mens hver af de koncentriske skaller eller lag omgiver kernen i kan have mere end en elektron optager plads, er der en absolut øvre grænse for antallet af elektroner, som kan være i hvert lag (før et nyt lag kan hvormed, skal de andre granater være fuld). Men, hvis det udvendige lag (kaldet valensskal) ikke er fyldt med dens maksimale antal elektroner, er atomet siges at have ét eller flere huller. Det er disse huller, der giver mulighed for at forbinde atomer med hinanden, ved at dele elektroner.

Lad &'; s bruge et eksempel, der er specifik for solenergi og hvordan solceller gøre deres ting: elementet silicium. Valensen skallen af ​​silicium har plads til 8 elektroner. Siliciumatomet faktisk kun har 4 elektroner i valensskal, forlader 4 huller. Atomet faktisk ønsker at udfylde disse huller, og den nemme måde at gøre det er at dele op til 4 elektroner med et andet atom (eller atomer). Når du har en stor gruppe af silicium atomer linet korrekt op, kan hver af dem har elektroner med op til fire andre silicium atomer, hvilket gør en meget pæn og stabil gitterstruktur, der har alle de huller fyldt og ingen ekstra elektroner spekulerer på, hvad de skal gøre med selv

Den sidste observation er nøglen – rent silicium er forfærdelig leder af elektricitet, fordi der ikke er elektroner i mix, som aren &'; t talt til. En god leder vil have mindst én elektron i den molekylære mix, der isn &'; t involveret i binding et atom til et andet.

Så for at få vores solenergi, hvordan får vi nogle af dem, &'; fri &'; elektroner? Svaret hedder &'; doping &' ;. I processen med doping, tilføjer vi en lille mængde af et andet element til vores rene silicium. Denne urenhed vil enten have fem elektroner i sin valens skal (giver den såkaldte &'; fri &'; elektron) eller tre elektroner i valens skal (gøre et hul).

Her er der, hvor tingene bliver virkelig cool: når du har et lag af silicium med nogle frie elektroner (kaldet n-lag), der er imod et lag med nogle huller (p-lag), er forskellen i elektrisk afgifter (negative n-lag og positiv p-lag) skaber et elektrisk felt. Det felt giver elektroner en præference for retningen, alt andet lige, at de vil flytte. Alt, &'; s brug for, er nogle skub til at starte elektronerne flyder. En måde at gøre det på er at anvende en anden elektrisk felt (f.eks tilslutte den lagdelte silicium til et kredsløb med et batteri). En anden måde, og den, vi er interesseret i her, er at saft de frie elektroner med lys fotoner.

Når lyset fra solen absorberes af n-lag af en ordentligt forberedt silicium wafer en af ​​to ting ske: den fotonenergi forøger temperaturen af ​​skiven eller fotonen slag en af ​​de frie elektroner løs. Når dette sker, at elektron smutter omkring, på udkig efter et hjem. Og på grund af det område, skabt af grænsefladen mellem N- og p-lag, det ved, hvilken vej at gå. Husk, taler vi om et stort antal elektroner bevæger sig rundt her, så de fortsætter med at tendensen fra n-lag til det p-lag, vi har makings af en elektrisk motiverende kraft. Hvis du slutter dette arrangement til et kredsløb, vil elektronerne begynde at bevæge sig igennem det, og du ender med en fuldstændig blæst elektrisk strøm.

Når dette kredsløb er på plads, har du fri elektrisk energi. Elektricitet til at køre alt fra en lille lommeregner eller se, at opfylde efterspørgslen af ​​hele samfund (givet nok solpaneler). Elektricitet uden nogen ledsagende luft- eller vand. Elektricitet uden at udlevere penge over til regeringen, der don &'; t virkelig gerne os. Det &'; s store tilgang til kraftoverførsel vores verden.

Hvis du &'; gerne vil lære mere om solenergi (både aktiv og passiv), stoppe ved www.solarenergyadvantage.com og tilmelde dig min gratis solenergi mini-kursus. I den selvfølgelig, jeg dækker mange flere elementer af hvad solenergi er, hvordan det er blevet brugt historisk, og hvordan folk som dig, og jeg kan komme om bord med det lige nu.

Indtil da,

Sullivan Kincaid
.