แผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร?

ไม่ว่าจะเป็นเครื่องคิดเลขพลังงานแสงอาทิตย์หรือสถานีอวกาศนานาชาติแผงโซลาร์เซลล์สร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้หลักการอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกับแบตเตอรี่เคมีหรือเต้าเสียบไฟฟ้ามาตรฐานด้วยแผงโซลาร์เซลล์ทุกอย่างเกี่ยวกับการไหลของอิเล็กตรอนอย่างอิสระผ่านวงจร

เพื่อทำความเข้าใจว่าแผงโซลาร์เซลล์สร้างพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไรมันอาจช่วยในการเดินทางกลับไปยังชั้นเรียนเคมีของโรงเรียนมัธยมได้อย่างรวดเร็วองค์ประกอบพื้นฐานของแผงโซลาร์เซลล์เป็นองค์ประกอบเดียวกันที่ช่วยสร้างการปฏิวัติคอมพิวเตอร์ - ซิลิคอนบริสุทธิ์เมื่อซิลิคอนถูกปลดออกจากสิ่งสกปรกทั้งหมดมันจะทำให้แพลตฟอร์มที่เป็นกลางในอุดมคติสำหรับการส่งผ่านอิเล็กตรอนซิลิคอนยังมีคุณสมบัติระดับอะตอมซึ่งทำให้มันน่าสนใจยิ่งขึ้นสำหรับการสร้างแผงโซลาร์เซลล์

อะตอมซิลิคอนมีที่ว่างสำหรับอิเล็กตรอนแปดตัวในวงดนตรีชั้นนอกของพวกเขา แต่มีเพียงสี่ในสภาพธรรมชาติของพวกเขาซึ่งหมายความว่ามีห้องพักสำหรับอิเล็กตรอนอีกสี่ตัวหากอะตอมซิลิกอนหนึ่งสัมผัสกับอะตอมซิลิกอนอื่นแต่ละอะตอมจะได้รับอะตอมอื่น ๆ สี่อิเล็กตรอนสิ่งนี้สร้างความผูกพันที่แข็งแกร่ง แต่ไม่มีประจุบวกหรือเชิงลบเนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งแปดตอบสนองความต้องการของอะตอมอะตอมซิลิคอนสามารถรวมกันเป็นเวลาหลายปีเพื่อส่งผลให้ซิลิคอนบริสุทธิ์ชิ้นใหญ่วัสดุนี้ใช้ในการสร้างแผ่นแผงโซลาร์เซลล์

heres ที่วิทยาศาสตร์เข้าสู่ภาพซิลิคอนบริสุทธิ์สองแผ่นจะไม่สร้างกระแสไฟฟ้าในแผงโซลาร์เซลล์เพราะไม่มีประจุบวกหรือลบแผงโซลาร์เซลล์ถูกสร้างขึ้นโดยการรวมซิลิคอนกับองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มีค่าบวกหรือลบตัวอย่างเช่นฟอสฟอรัสมีอิเล็กตรอนห้าตัวให้กับอะตอมอื่น ๆหากซิลิคอนและฟอสฟอรัสรวมกันทางเคมีผลลัพธ์ที่ได้คืออิเล็กตรอนแปดตัวที่มีความเสถียรพร้อมอิเล็กตรอนฟรีเพิ่มเติมสำหรับการขับขี่มันไม่สามารถออกได้เพราะมันถูกผูกมัดกับอะตอมฟอสฟอรัสอื่น ๆ แต่มันไม่จำเป็นต้องใช้โดยซิลิกอนดังนั้นแผ่นซิลิกอน/ฟอสฟอรัสใหม่นี้จึงถูกพิจารณาว่ามีประจุลบ

เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลจะต้องมีการสร้างประจุบวกนี่คือความสำเร็จในแผงโซลาร์เซลล์โดยการรวมซิลิคอนเข้ากับองค์ประกอบเช่นโบรอนซึ่งมีเพียงสามอิเล็กตรอนที่จะนำเสนอแผ่นซิลิคอน/โบรอนยังคงเหลืออีกหนึ่งจุดสำหรับอิเล็กตรอนอื่นซึ่งหมายความว่าจานมีประจุบวกแผ่นทั้งสองจะถูกประกบกันในแผงโซลาร์เซลล์พร้อมสายไฟนำไฟฟ้าที่วิ่งระหว่างพวกเขา

กับแผ่นทั้งสองในสถานที่ตอนนี้ถึงเวลาที่จะนำด้านแสงอาทิตย์ของแผงโซลาร์เซลล์แสงแดดธรรมชาติส่งอนุภาคพลังงานที่แตกต่างกันมากมาย แต่สิ่งที่สนใจมากที่สุดเรียกว่าโฟตอนโฟตอนทำหน้าที่เหมือนค้อนที่เคลื่อนไหวเมื่อแผ่นลบของเซลล์แสงอาทิตย์ถูกชี้ไปที่มุมที่เหมาะสมกับดวงอาทิตย์โฟตอนระเบิดอะตอมซิลิกอน/ฟอสฟอรัส

ในที่สุดอิเล็กตรอนที่ 9 ซึ่งต้องการเป็นอิสระอยู่แล้วก็ถูกกระแทกวงแหวนด้านนอกอิเล็กตรอนนี้ไม่ได้เป็นอิสระเป็นเวลานานเนื่องจากแผ่นซิลิคอน/โบรอนบวกจะดึงมันเข้าไปในจุดเปิดบนวงดนตรีด้านนอกของตัวเองเมื่อโฟตอนของดวงอาทิตย์แตกอิเล็กตรอนมากขึ้นไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากเซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งเซลล์นั้นไม่น่าประทับใจมาก แต่เมื่อสายไฟนำไฟฟ้าทั้งหมดดึงอิเล็กตรอนอิสระออกไปจากจานมีกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะให้พลังงานมอเตอร์แอมแปร์ต่ำหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆไม่ว่าอิเล็กตรอนจะไม่ถูกใช้หรือหายไปในอากาศจะถูกส่งกลับไปยังแผ่นลบและกระบวนการทั้งหมดจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง

หนึ่งในปัญหาหลักของการใช้แผงโซลาร์เซลล์คือไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยที่พวกเขาสร้างขึ้นเมื่อเทียบกับขนาดของพวกเขาเครื่องคิดเลขอาจต้องใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพียงเซลล์เดียวเท่านั้น แต่รถยนต์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะต้องใช้หลายพันหากมุมของแผงโซลาร์เซลล์เปลี่ยนไปแม้เล็กน้อยประสิทธิภาพอาจลดลง 50 เปอร์เซ็นต์

พลังงานบางส่วนจากแผงโซลาร์เซลล์สามารถเก็บไว้ในแบตเตอรี่เคมีได้ แต่มักจะไม่มี POWE ส่วนเกินมากนักr ในตอนแรกแสงแดดเดียวกันที่ให้โฟตอนยังให้คลื่นอุลตร้าไวโอเล็ตและคลื่นอินฟราเรดที่ทำลายล้างมากขึ้นซึ่งในที่สุดก็ทำให้แผงลดลงทางร่างกายแผงจะต้องสัมผัสกับองค์ประกอบสภาพอากาศที่ถูกทำลายซึ่งสามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพ

แหล่งข้อมูลจำนวนมากยังอ้างถึงแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นเซลล์เซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งอ้างอิงถึงความสำคัญของแสง (ภาพถ่าย) ในการสร้างแรงดันไฟฟ้าความท้าทายสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในอนาคตคือการสร้างแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นนั้นมีขนาดเล็กพอสำหรับการใช้งานจริงและมีพลังมากพอที่จะสร้างพลังงานส่วนเกินสำหรับเวลาที่ไม่สามารถใช้แสงแดดได้