Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ρεύματα ηλιακής ενέργειας εισέρχονται στην επιφάνεια του πλανήτη. Επιστήμονες και μηχανικοί έχουν καταλάβει εδώ και πολύ καιρό πώς να το χρησιμοποιήσουν. Τα ηλιακά πάνελ μπορούν να μετατρέψουν την ενέργεια του φωτός της ημέρας. Η αποτελεσματικότητά τους εξακολουθεί να απέχει πολύ από την ιδανική, αλλά με την πάροδο του χρόνου θα αυξηθεί χάρη στη δουλειά των ειδικών.
Οδηγίες
Βήμα 1
Η εργασία ενός ηλιακού στοιχείου βασίζεται στις φυσικές ιδιότητες των ημιαγωγών κυττάρων. Τα φωτόνια του φωτός εξουδετερώνουν τα ηλεκτρόνια από την εξωτερική ακτίνα των ατόμων. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζεται ένας σημαντικός αριθμός ελεύθερων ηλεκτρονίων. Εάν κλείσετε τώρα το κύκλωμα, ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσα από αυτό. Ωστόσο, είναι πολύ μικρό για να περιοριστεί στη χρήση ενός ή δύο φωτοκυττάρων.
Βήμα 2
Συνήθως, μεμονωμένα εξαρτήματα συνδυάζονται σε ένα σύστημα για να σχηματίσουν μια μπαταρία. Αρκετές τέτοιες μπαταρίες χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση μονάδων. Όσο περισσότερα ηλιακά στοιχεία συνδέονται μεταξύ τους, τόσο υψηλότερη είναι η αποτελεσματικότητα του τεχνικού συστήματος. Η θέση της ηλιακής μπαταρίας σε σχέση με τη φωτεινή ροή είναι επίσης σημαντική. Η ποσότητα ενέργειας εξαρτάται άμεσα από τη γωνία με την οποία οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στα φωτοκύτταρα.
Βήμα 3
Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά απόδοσης ενός ηλιακού στοιχείου είναι ο συντελεστής απόδοσης (COP). Ορίζεται ως το αποτέλεσμα του διαχωρισμού της ισχύος της λαμβανόμενης ενέργειας με τη δύναμη της φωτεινής ροής που πέφτει στην επιφάνεια εργασίας της μπαταρίας. Μέχρι σήμερα, η αποδοτικότητα των ηλιακών κυψελών που χρησιμοποιούνται στην πράξη κυμαίνεται από 10 έως 25 τοις εκατό.
Βήμα 4
Το φθινόπωρο του 2013, υπήρχαν αναφορές στον τύπο ότι οι Γερμανοί μηχανικοί κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα πειραματικό φωτοκύτταρο, η απόδοση του οποίου είναι κοντά στο 45%. Για να επιτύχουν τέτοια απίστευτη απόδοση για μια τυπική ηλιακή συστοιχία, οι σχεδιαστές έπρεπε να χρησιμοποιήσουν μια τετραώροφη διάταξη φωτοκυττάρων. Αυτό κατέστησε δυνατή την αύξηση του συνολικού αριθμού χρήσιμων συνδέσεων ημιαγωγών.
Βήμα 5
Οι ειδικοί έχουν υπολογίσει ότι στο μέλλον θα είναι πολύ πιθανό να επιτευχθούν υψηλότερα ποσοστά απόδοσης, έως και 85%. Ποιος είναι ο λόγος για την τρέχουσα μπαταρία πίσω από τα χαρακτηριστικά σχεδίασης; Η διαφορά μεταξύ πραγματικών αριθμών και θεωρητικά δυνατών δεικτών εξηγείται από τις ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μπαταριών. Τα πάνελ είναι συνήθως κατασκευασμένα από πυρίτιο, το οποίο μπορεί να απορροφήσει μόνο την υπέρυθρη ακτινοβολία. Αλλά η ενέργεια των υπεριωδών ακτίνων σχεδόν ποτέ δεν χρησιμοποιείται.
Βήμα 6
Ένας από τους τρόπους βελτίωσης της αποτελεσματικότητας των ηλιακών κυψελών είναι η χρήση πολυστρωματικών δομών. Μια τέτοια ενότητα περιλαμβάνει πολλά λεπτά στρώματα κατασκευασμένα από ανόμοια υλικά. Σε αυτήν την περίπτωση, οι ουσίες επιλέγονται έτσι ώστε τα στρώματα να ταιριάζουν από την άποψη της απορρόφησης ενέργειας. Θεωρητικά, αυτά τα "κέικ" πολλαπλών στρώσεων μπορούν να προσφέρουν αποδοτικότητα έως και περίπου 90%.
Βήμα 7
Μια άλλη πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση ανάπτυξης είναι η χρήση πάνελ από μονοκρυστάλλους πυριτίου. Δυστυχώς, αυτό το υλικό είναι ακόμα πολύ πιο ακριβό από τα πολυκρυσταλλικά ανάλογα. Έτσι, για να αυξηθεί η αποδοτικότητα των ηλιακών κυψελών, είναι απαραίτητο να γίνει ο σχεδιασμός πιο ακριβός, γεγονός που αυξάνει την περίοδο απόδοσης.
