Panourile fotovoltaice: cum funcționează?

Panourile fotovoltaice au devenit obișnuite astăzi. Multe acoperișuri din întreaga lume sunt acoperite cu ele. Panourile fotovoltaice transformă lumina de la soare în electricitate. Acest lucru necesită mai mulți pași, după cum îți poți imagina. 

Primul pas în întregul ciclu este generarea luminii. Soarele este o stea G2V (pitică galbenă, a doua cea mai fierbinte stea din clasa G) și stea de generația a treia, care este un reactor de fuziune gigant. Deoarece, sub presiune și temperatură enormă, combină atomii din miezul său, un produs secundar al acestui proces, pe lângă cantitatea uriașă de căldură (aproximativ 15 milioane de grade Celsius), este o cantitate abundentă de lumină.

Această lumină călătorește de la locul fuziunii atomice la suprafața Soarelui, durând uneori sute de mii de ani. De îndată ce ajunge la suprafața Soarelui, lumina se împrăștie în spațiul din jurul său. Lumina, după cum știm cu toții, este alcătuită din mase minuscule, sau cuantice, numite fotoni. 

Acești fotoni călătoresc prin golul spațiului în toate direcțiile, foarte puțini dintre ei ajungând pe Pământ. Este nevoie de aproximativ 8,5 minute pentru a parcurge cele 93 de milioane de mile dintre noi și Soare cu viteza luminii. 

În fiecare oră, nenumărați fotoni luminează Pământul, oferind cantități mari de energie pentru viață. S-a calculat că, dacă omenirea ar putea folosi marea majoritate a acestei energii, aceasta este suficientă pentru a satisface nevoile globale de energie pentru un an întreg.

Panouri fotovoltaice: Cum funcționează?

Dar pentru asta avem nevoie de un fel de tehnologie. Una dintre deciziile noastre principale a fost dezvoltarea unei rețele de panouri fotovoltaice. Această tehnologie folosește semiconductori, de obicei siliciu, pentru a capta și a converti acești fotoni în curent electric. 

Semiconductorii sunt materiale care, în anumite condiții, acționează atât ca conductori electrici, cât și ca izolatori. Când fotonii solari, care au câteva sute de mii de ani, lovesc o celulă solară, ei scot electroni din atomii semiconductori.

Pentru a ne fi de folos, acești electroni trebuie colectați undeva pentru a produce un curent electric. Pentru a realiza acest lucru, este necesar un dezechilibru electric în fotocelulă. Poți compara acest lucru cu o pantă în care electronii pot curge într-o singură direcție. Panourile fotovoltaice constau de obicei din două straturi de semiconductor. 

Pentru a realiza acest lucru, panourile fotovoltaice sunt formate din mai multe straturi de semiconductori stivuite împreună. Fiecare strat de semiconductor este „dopat” cu alt material pentru a le face fie încărcate pozitiv, fie negativ.

Fosforul este de obicei agentul de „doping” ales pentru stratul superior pentru a-i conferi o sarcină negativă, numit siliciu de tip n. Borul este de obicei folosit pentru stratul inferior încărcat pozitiv, numit siliciu de tip p. 

Această configurație pornește celula să creeze un circuit electric, atunci când electronii sunt eliberați. Dar sunt necesare alte componente pentru a colecta și a transforma acești electroni în energie utilizabilă. Plăcile conductoare metalice de pe părțile laterale ale celulei colectează electroni și îi transferă pe fire. În acel moment, electronii pot circula ca orice altă sursă de electricitate.

Pe măsură ce mai multe dintre acestea curg prin circuit, se generează electricitate DC care poate fi utilizată pentru lucrări utile. Dar mai întâi trebuie convertit curentul continuu (DC) în curent alternativ (AC) pentru a fi utilizat în majoritatea aparatelor electrice din casa ta.

Pentru a face acest lucru, curentul continuu este transferat către un dispozitiv numit invertor. Acesta nu numai că generează curent alternativ, dar oferă și protecție împotriva defecțiunii la pământ pentru panouri fotovoltaice. Odată ajuns sub formă de curent alternativ, curentul electric poate fi folosit pentru a alimenta multe dispozitive electrice din casa ta. Sau, alternativ, poate fi trimis la o rețea națională – implicând de obicei o formă de plată.

Fiecare dintre aceste panouri fotovoltaice este format din mai multe celule fotovoltaice, iar instalațiile fotovoltaice constau de obicei din mai multe panouri care formează o matrice fotovoltaică. Cu cât sunt mai multe panouri fotovoltaice, cu atât matricea este mai mare și producția electrică este mai mare.

Poți găsi panouri fotovoltaice preț accesibil la un furnizor specializat, precum Helius. Desigur că există mulți furnizori panouri fotovoltaice, dar trebuie să ții cont de avantajele pe care le oferă, de prețuri și de programul Casa Verde.

Panourile fotovoltaice nu rămân fără electroni

Acest lucru se datorează faptului că panourile fotovoltaice funcționează prin eliberarea de electroni din materiale semiconductoare „dopate” din interiorul celulei, care formează un circuit și apoi se întorc la semiconductorii din panou. Același lucru este valabil pentru orice circuit electric. Aici electronii curg ca un curent electric printr-un circuit închis. 

Lanțurile nu creează, distrug, nu folosesc sau pierd electroni. Ei pur și simplu conduc electronii în jur. Întregul dispozitiv, atunci când este expus la lumina soarelui, generează un circuit electric care curge într-o singură direcție prin dispozitivul fotovoltaic și accesoriile acestuia.

Curentul electric curge apoi în circuit, unde renunță la potențialul său de tensiune sub formă de energie electrică. Electronii epuizați continuă apoi să curgă prin circuitul electric până când revin în spatele celulei solare, unde se recombină cu găurile pe care le-au lăsat inițial în urmă.

Din acest motiv, celulele nu vor rămâne niciodată fără electroni. Ele curg întotdeauna într-un cerc creat de circuitul din interiorul celulei foto. Potențialul de tensiune este creat de fotonii solari, care renunță la o parte din energia lor în sarcina circuitului. Apoi se întorc din nou la celula solară, iar procesul se repetă iar și iar – până când, desigur, există lumina soarelui.

Cum funcționează panourile solare portabile?

Panourile solare portabile, după cum sugerează și numele, sunt panouri fotovoltaice care pot fi transportate și utilizate în scopuri mobile. Ele diferă de panourile fotovoltaice mai tradiționale, care sunt grele și voluminoase și sunt utilizate de obicei într-o instalație statică sau fixă. 

Funcția lor principală este practic aceeași cu matricele comerciale și de acasă mari. Panourile fotovoltaice portabile tind să fie mai compacte și mult mai mici. De asemenea, pot veni cu caracteristici suplimentare, cum ar fi un design pliabil sau un suport, iar estetica lor generală va varia foarte mult. 

Acestea tind să aibă o capacitate de generare a energiei mai mică decât sistemele fotovoltaice mari și sunt special concepute pentru a fi utilizate în camping sau excursii cu vehiculele. Sistemele fotovoltaice rezidențiale tipice pot genera aproximativ 30 kWh de energie electrică pe zi. Cele portabilele, pe de altă parte, sunt de obicei capabile să genereze 5 până la 10% din această sumă.