Kako rade solarni paneli?

Zbog čega ti alternativni izvori energije funkcioniraju?

Solarni paneli krase krovove i znakove uz cestu i pomažu u održavanju napajanja svemirskih letjelica. Ali kako solarni paneli rade?

Jednostavno rečeno, solarni panel radi tako da dopušta fotonima ili česticama svjetlosti da izbace elektrone iz atoma, generirajući protok električne energije. Solarni paneli zapravo se sastoje od mnogo manjih jedinica koje se nazivaju fotonaponske ćelije — to znači da pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju. Mnoge ćelije međusobno povezane čine solarnu ploču.

Svaka fotonaponska ćelija je u osnovi „sendvič“ sastavljen od dvije „kriške“ poluvodičkog materijala. Prema zadnjim naprednim istraživanjima, fotonaponske ćelije obično se izrađuju od silicija — istog materijala koji se koristi u mikroelektronici.

Da bi radile, fotonaponske ćelije trebaju uspostaviti električno polje. Slično kao magnetsko polje, koje nastaje zbog suprotnih polova. Električno polje nastaje kada se suprotni naboji razdvoje. Kako bi dobili ovo polje, proizvođači “dopunjuju” silicij drugim materijalima, dajući svakoj „kriški sendviča“ pozitivan ili negativan električni naboj.

Točnije, dodaje se fosfor u gornji sloj silicija, što tom sloju dodaje dodatne elektrone, s negativnim nabojem. U međuvremenu, donji sloj dobiva dozu bora, što rezultira s manje elektrona, odnosno pozitivnim nabojem. Sve to dovodi do električnog polja na spoju između slojeva silicija. Zatim, kada foton sunčeve svjetlosti oslobodi elektron, električno polje će izgurati taj elektron iz silicijevog spoja.

Nekoliko drugih komponenti ćelije pretvara te elektrone u korisnu energiju. Metalne vodljive ploče na stranama ćelije skupljaju elektrone i prenose ih na žice. U tom trenutku elektroni mogu teći kao bilo koji drugi izvor električne energije.

Zanimljivost:

Istraživači su proizveli ultra tanke, fleksibilne solarne ćelije koje su debele samo 1,3 mikrona — oko 1/100 debljine ljudske vlasi — i 20 su puta lakše od lista uredskog papira. Zapravo, ćelije su toliko lagane da mogu sjediti na vrhu mjehurića od sapunice, a ipak proizvode energiju s približno jednakom učinkovitošću kao solarne ćelije na bazi stakla, objavili su znanstvenici. Lakše, fleksibilnije solarne ćelije poput ovih mogle bi se integrirati u arhitekturu, zrakoplovnu tehnologiju ili čak nosivu elektroniku.

Postoje i druge vrste tehnologije solarne energije — uključujući solarnu toplinsku i koncentriranu solarnu energiju (CSP) — koje rade na drugačiji način od fotonaponskih solarnih panela, ali sve koriste snagu sunčeve svjetlosti za stvaranje električne energije ili zagrijavanje vode ili zraka.