پنل‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟
حجم فایل : 10,899.5 کیلوبایت تاریخ بارگذاری : ۱۸ بهمن ۱۳۹۵
توضیح مختصر
در این ویدئو چگونگی کارکرد پنل‌های خورشیدی را ببینید.
توضیحات
زمین انرژی خورشیدی بسیار زیادی دریافت می‌کند: ۱۷۳ هزار تراوات. که ده هزار برابر بیشتر از انرژیِ مصرفی کل جمعیت زمین است. آیا ممکن است روزی  به طور کامل انرژی دنیا از انرژی خورشیدی باشد؟ برای پاسخ به این پرسش، نخست باید ببینیم که پانل‌های خورشیدی چگونه انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی (برق) بر می‌گردانند.

 

پانل‌های خورشیدی از واحدهای کوچکتری به نام سلول‌های خورشیدی ساخته می‌شوند. بیشتر سلول‌های خورشیدی از سیلیکون ساخته می‌شوند، نیمه‌رسانایی که دومین عنصر فراوان در زمین است. در یک سلول خورشیدی، سیلیکون بلورین بین لایه‌های رسانا چفت می‌شود. هر اتم سیلیکون با چهار پیوند نیرومند به اتمهای کناری اش وصل است، که الکترون‌ها را در جای خود نگه می‌دارد، جوری که هیچ جریانی نمی‌تواند برقرار شود.

 

بخش کلیدی کار اینجاست:
 
در یک سلول خورشیدی سیلیکونی از دو لایه  گوناگون از سیلیکون بهره گرفته می‌شود. سیلیکون نوع n که الکترون اضافی دارد، و سیلیکون نوع p دارای فضاهای خالی‌ای به‌نام حفره برای الکترون است. الکترون‌ها در سراسر پیوندگاه P / N ( جایی که این دو نوع سیلیکون به هم می‌رسند) سرگردان می شوند، و در یک سو بار مثبت و در سوی دیگر بار منفی به وجود می‌آید.

 

 
می‌توانید نور را به صورت جریانی از ذرات کوچک به نام فوتون در نظر بگیرید، که از خورشید شلیک می‌شوند. زمانی که یکی از این فوتونها با انرژی کافی به سلول سیلیکونی برخورد می‌کند، می‌تواند یک الکترون را از پیوند بیرون بیاورد، و یک حفره به جا گذارد. الکترون با بار منفی و حفره با بار مثبت اکنون آزادند تا به اطراف حرکت کنند.

 

اما به خاطر میدان الکتریکیِ موجود در پیوندگاه P / N ، تنها به یک سو خواهند رفت. الکترون به سمت N کشیده می‌شود در حالی که حفره به سمت P کشیده می‌شود. الکترون‌هایِ در حال حرکت، توسط یک لایه نازک فلزی در بالای سلول جمع آوری می‌شوند. آنها از آنجا در یک مدار خارجی جریان می‌یابند، و کار برقی‌خود، مانند تأمین انرژی یک لامپ را انجام می‌دهند و از  ورق آلومینیوم رسانایی که  در پشت (زیر)  سلول است، باز می‌گردند.

 

هر سلول سیلیکون نیم ولت برق تولید می‌کند، اما با سری‌کردن آنها در یک ماژول می‌توان برق بیشتری بدست آورد. دوازده سلول فتوولتائیک برای شارژ یک تلفن همراه بس است، ولی برای تامین برق یک خانه به ماژول های بسیاری از این سلولها نیاز داریم.

 

الکترون تنها بخش‌های متحرک در یک سلول خورشیدی هستند، و همه آنها به جایی بر می‌گردند که از آنجا می‌آیند. هیچ چیز در این سیستم فرسوده و یا مصرف نمی‌شود، بنابراین سلول های خورشیدی برای دهه‌ها دوام می‌آوردند. پس چه چیز ما را از اتکای کامل به برق خورشیدی باز می‌دارد؟

 

عوامل سیاسی در این باره نقش دارد،که به کسب و کارهایی که طرفدار وضع موجود(انرژی غیر خورشیدی) نیستند توجه نمی‌کنند.ولی بیایید اینجا بر چالش های فیزیکی و لجستیکی تمرکز کنیم، بارزترین این چالش‌ها این است که انرژی خورشیدی به شکل یکنواخت در سراسر این سیاره پخش نشده است.
 
برخی جاها آفتابی تر از جاهای دیگر است. همچنین انرژی خورشیدی پیوسته و پایدار نیست. در روزهای ابری و یا در شب خورشید کمتری در دسترس است. بنابراین برای اتکای کامل به برق خورشیدی به راههای کارآمد برای گرفتن برق از نقاط آفتابی و فرستادن آن به نقاط ابری، و ذخیره سازی موثر انرژی، نیاز است.

 

بهره‌وری سلول خورشیدی نیز خودش یک چالش است. اگر نور خورشید به جای جذب شدن، بازتابد، و یا اگر الکترون‌های جدا شده پیش از جاری شدن در مدار به حفره بازگردند، انرژی فوتون از دست می‌رود. کارآمدترین سلول خورشیدی هنوز هم تنها ۴۶ درصد از نور خورشید در دسترس را به برق تبدیل می‌کنند، و بیشتر سیستم‌های تجاری هم اکنون ۱۵ تا ۲۰ درصد کارایی دارند.

 

با وجود این محدودیت‌ها، تامین برق کل دنیا با فنآوری خورشیدی امروزی امکان پذیر خواهد بود. به سرمایه گذاری برای ساخت زیرساخت‌ها و فضای کافی نیاز داریم. برآوردها از دهها تا صدها هزار مایل مربع سخن می‌گوید، که ممکن است زیاد به نظر برسد، ولی صحرای آفریقا به تنهایی بیش از ۳ میلیون مایل مربع مساحت دارد.
 
در ضمن، سلول‌های خورشیدی هر روز دارند بهتر و ارزانتر می‌شوند و توانایی رقابت با برق شبکه های برق را دارند. و نوآوری‌هایی مانند مزرعه‌های خورشیدی شناور، ممکن است چشم انداز را کاملا دگرگون کند.

 

گذشته از این آزمایشهای رویایی، واقعیت این است که بیش از یک میلیارد نفر به شبکه برق پایدار دسترسی ندارند، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، که بسیاری از آنها آفتابی هستند.

 

بنابراین در جاهایی از این دست، انرژی خورشیدی ارزانتر و امن‌تر از گزینه‌های دیگر، مانند نفت سفید است. ولی در جاهایی مانند فنلاند یا سیاتل شاید انرژیِ موثر خورشیدی هنوز کمی دست نیافتنی باشد.

شاید اینها را نیز بپسندید:

 انرژی خورشیدی

افزایش چشمگیر بازدهی پنل‌های خورشیدی!

پنل‌های خورشیدی شفاف

چرا انرژی خورشیدی؟

خودرو خورشیدی هلندی با سرعت ۱۲۰ کیلومتر! برنده مسابقه ۱۸۶۰ مایلی استرالیا

پنل خورشیدی پاناسونیک برای خودروی برقی

مرز پیشرفت فناوری تا کجاست؟

اگر این ویدیو را پسندیدید "خوش خبریم" را به ۲ نفر از دوستانتان معرفی کنید : ارسال این ویدیو به دوستان

دیدگاه بازدیدکنندگان

محمود
۱۳۹۷/۰۵/۰۷
5
0
0

بسیار آموزنده

حمید
۱۳۹۷/۰۱/۰۸
5
0
0

واقعا مفید بود. به امید روزی که انرژی خورشید جایگزین سوخت های مضر شود. ممنونم


تعداد کاراکتر باقیمانده: 500
نظر خود را وارد کنید