Aktiv Solar Energy: How It Works

Det er to primære typer direkte solenergi: passiv og aktiv solenergi. Passiv solenergi innebærer fangst av solen &'; s termisk energi. Alle får det ganske instinktivt, siden bare stående ute på en solrik dag demonstrerer prosessen.

Men når det kommer til aktiv solenergi, er murkier hvordan det fungerer. Det &'; s også fascinerende, og som solenergi vil fortsette å bli en mer betydelig del av vår energi fotavtrykk, er det fornuftig å ha minst en elementær forståelse av hvordan det faktisk fungerer. Samtidig, de fleste av oss aren &'; t interessert i å bli teoretiske fysikere, så jeg vant &'; t gjøre dette vilt teknisk

&';. Vil begynne med en smidge snakk om strukturen av atomer. De fleste vet at atomer består av positivt ladde partikler (protoner) og negativt ladde partikler (elektroner). Det &'; s også ganske allment kjent at protonene er gjemt bort i sentrum av et atom, mens elektronene i bane rundt midten; bildet som vanligvis brukes ved hjelp av analogi er vårt solsystem. Solen står for kjernen er laget av protoner i midten av anordningen, mens planet illustrere elektroner i sirklende baner.

Mens nyttig i å få en hånd på atom-strukturen, er dette bildet ufullstendig. I stedet for enkelt elektroner i en gitt bane (og alle spinner på et flatt plan) som planetene gjør, elektroner i bane rundt atomkjernen i en struktur som minner mer om konsentriske skjell – litt som de russiske tredukker – og hver shell kan ha flere elektroner flyr rundt i den.

mens hver av de konsentriske skall eller sjikt som omgir kjernen av kan ha mer enn ett elektron opptar plass, er det en absolutt øvre grense for antallet av elektroner som kan være i hvert lag (før et nytt lag kan legges, må de andre skjell alle være full). Men hvis det ytre laget (kalt valens shell) ikke er fylt med det maksimale antallet av elektroner, er det atom sies å ha ett eller flere hull. Det er disse hullene som gir mulighet for atomene kontakt med hverandre, ved å dele elektroner.

La &'; s bruke et eksempel som er spesifikk for solenergi og hvordan solceller gjøre sine ting: grunnstoffet silisium. Valens skallet av silisium har en kapasitet på 8 elektroner. Silisiumatomet faktisk bare har 4 elektroner i valensskallet, forlater 4 hull. Atomet faktisk ønsker å fylle disse hullene, og den enkle måten å gjøre dette på er å dele opp til 4 elektroner med et annet atom (eller atomer). Når du har en stor gruppe av silisiumatomene stilt opp riktig, kan hver av dem har elektroner med opp til fire andre silisium atomer, gjengi en veldig ryddig og stabil gitterstrukturen som har alle hull fylt og ingen ekstra elektroner lurer på hva de skal gjøre med seg

Det siste observasjon er nøkkelen – rent silisium er fryktelig leder av elektrisitet, fordi det ikke er noen elektroner i miksen som aren &'; t snakkes om. En god leder har minst ett elektron i den molekylære blanding som isn-quot; t som er involvert i binding ett atom til en annen.

Så for å få vår solenergi, hvordan får vi noen av de som " gratis &'; elektroner? Svaret er kalt " doping &' ;. I prosessen med doping, vi tilsette en liten mengde av et annet element til vår rent silisium. Dette urenhet vil heller ha fem elektroner i sitt valensskallet (som gir den såkalte " gratis &'; elektron) eller tre elektroner i valensskallet (gjør et hull).

Her er der ting blir virkelig kult: når du har et lag av silisium med noen frie elektroner (kalt n-lag) lagt mot et lag med noen hull (p-lag), forskjellen i elektrisk kostnader (negative n-lag og positiv p-lag) skaper et elektrisk felt. At feltet gir elektroner en preferanse for den retningen, alle andre ting er likeverdige, de vil flytte. Alt som &'; s trengs er noen drivkraft til å starte elektronene flyter. En måte å gjøre det på er å bruke en annen elektrisk felt (for eksempel å henge opp lagvis silisium til en krets med et batteri). En annen måte, og det vi er interessert i her, er å juice de frie elektroner med lys fotoner.

Når lyset fra solen absorberes av n-lag med en skikkelig forberedt silisium wafer en av de to ting skje: den fotoniske energien øker temperaturen av skiven, eller foton slår en av de frie elektroner løse. Når dette skjer at elektronet skitters om, på jakt etter et hjem. Og på grunn av det som dannes av grenseflaten mellom n- og p-lag, vet den som veien å gå. Husk at vi snakker om et stort antall elektroner som beveger seg rundt her, slik at de fortsetter trenden fra n-laget til p-lag vi har makings av en elektrisk motiverende kraft. Hvis du kobler denne ordningen til en krets, vil elektronene begynne å bevege seg gjennom det, og du ender opp med en fullverdig elektrisk strøm.

Når det krets er på plass, har du gratis elektrisk energi. Strøm til å kjøre alt fra en liten kalkulator eller se på, for å tilfredsstille etterspørselen av hele samfunn (gitt nok solcellepaneler). Elektrisitet uten medfølgende luft eller vann forurensning. Elektrisitet uten levere penger over til regjeringen som don &'; t virkelig liker oss. Det &'; s god tilnærming til å drive vår verden.

Hvis du &'; d liker å lære mer om solenergi (både aktive og passive), innom www.solarenergyadvantage.com og registrere deg for min gratis solenergi mini-kurs. I dette kurset, jeg dekke mange flere elementer av hva solenergi er, hvordan det har blitt brukt historisk, og hvordan mennesker som du og jeg kan komme om bord med det akkurat nå.

Inntil da, etter

Sullivan Kincaid
.