Τι είναι η ηλιακή ενέργεια;
Η ηλιακή ενέργεια παράγεται από τη σύντηξη υδρογόνου-ηλίου των ατόμων υδρογόνου μέσα στον ήλιο και απελευθερώνει τεράστια πυρηνική ενέργεια, η οποία είναι η ακτινοβολούμενη ενέργεια από τον ήλιο. Τα ηλιακά πάνελ είναι κατασκευασμένα από φωτοβολταϊκά στοιχεία που μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική.
Πώς λειτουργούν τα ηλιακά πάνελ: το φωτοβολταϊκό φαινόμενο
Τα ηλιακά πάνελ λειτουργούν με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όταν τα σωματίδια του ηλιακού φωτός, ή τα φωτόνια, απελευθερώνουν ηλεκτρόνια από τα άτομα, θέτοντάς τα σε κίνηση. Αυτή η ροή ηλεκτρονίων είναι ηλεκτρισμός και τα ηλιακά πάνελ έχουν σχεδιαστεί για να συλλαμβάνουν αυτή τη ροή ηλεκτρονίων και να τη μετατρέπουν σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως φωτοβολταϊκό φαινόμενο, είναι η θεμελιώδης χημεία και φυσική πίσω από τη συντριπτική πλειοψηφία των τεχνολογιών ηλιακής ενέργειας.
Βήματα για να λειτουργήσει το φωτοβολταϊκό εφέ: (δείτε εξήγηση βίντεο)
1. Τα περισσότερα από τα φωτοβολταϊκά πάνελ που χρησιμοποιούμε τώρα χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά στοιχεία με βάση το πυρίτιο. Το πυρίτιο είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό ημιαγωγών στη γη. Εάν ένα άτομο με 5 ηλεκτρόνια εξωτερικού κελύφους είναι ντοπαρισμένο με καθαρό πυρίτιο, όπως ένα άτομο φωσφόρου, μόνο 4 ηλεκτρόνια σχηματίζουν έναν ομοιοπολικό δεσμό με τα γύρω ηλεκτρόνια, οπότε υπάρχει ένα επιπλέον ελεύθερο ηλεκτρόνιο, το οποίο ονομάζουμε ημιαγωγό τύπου Ν. Εάν ένα άτομο με μόνο 3 ηλεκτρόνια εξωτερικού κελύφους, όπως ένα άτομο βορίου, προστεθεί σε καθαρό πυρίτιο, ένα ηλεκτρόνιο από το περιβάλλον άτομο πυριτίου δεν μπορεί να σχηματίσει ομοιοπολικό δεσμό με το άτομο βορίου, που δημιουργεί ένα κενό, το οποίο ονομάζουμε κενό. Τρύπα, ένας τέτοιος ημιαγωγός είναι ημιαγωγός τύπου Ρ.
2. Όταν ο ημιαγωγός τύπου Ν συνδυάζεται με τον ημιαγωγό τύπου Ρ, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό τύπου Ν και οι οπές στον ημιαγωγό τύπου Ρ θα διαχέονται και θα ενώνονται μεταξύ τους μέχρι να επιτευχθεί μια δυναμική ισορροπία. η σταθερή κατάσταση ονομάζεται διασταύρωση PN. Στο ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο, η κατεύθυνση της κίνησης των ηλεκτρονίων είναι από τον ημιαγωγό τύπου Ν προς τον ημιαγωγό τύπου P.
3. Όταν το ηλιακό φως χτυπήσει το φωτοβολταϊκό στοιχείο, η ενέργεια φωτονίων από το φως θα απορροφηθεί από μερικά ηλεκτρόνια. Όταν η ενέργεια που απορροφάται από ένα ηλεκτρόνιο είναι αρκετά υψηλή, μπορεί να σπάσει από τον ομοιοπολικό δεσμό και να γίνει ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Αντίστοιχα, σχηματίζεται επίσης μια οπή και τα ηλεκτρόνια και οι οπές θα μετακινηθούν στην περιοχή N και στην περιοχή P, αντίστοιχα, υπό τη δύναμη ηλεκτρικού πεδίου του ενσωματωμένου ηλεκτρικού πεδίου. Οι περιοχές συνεχίζουν να συσσωρεύονται, σχηματίζοντας έτσι μια διαφορά δυναμικού, καθιστώντας την περιοχή Ν αρνητικά φορτισμένη και την περιοχή P θετικά φορτισμένη. Το ονομάζουμε "φωτοηλεκτρικό πεδίο". Σε αυτό το σημείο, η κατεύθυνση της κίνησης των ηλεκτρονίων είναι από την περιοχή P προς την περιοχή Περιοχή Ν. Σε αυτό το σημείο, εάν συνδεθεί το εξωτερικό κύκλωμα, τα ηλεκτρόνια που συσσωρεύονται στην περιοχή Ν θα επιστρέψουν στην περιοχή P μέσω του κυκλώματος, δημιουργώντας έτσι ρεύμα.
Πώς μπορούν οι ηλιακοί συλλέκτες να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για το σπίτι σας;
Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα τοποθετούνται ανάμεσα σε στρώματα ημιαγωγού υλικού όπως το πυρίτιο. Κάθε στρώμα έχει διαφορετικές ηλεκτρονικές ιδιότητες που παράγουν ενέργεια όταν χτυπηθεί από φωτόνια από το ηλιακό φως, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο.
Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι το πρώτο βήμα στη δουλειά ενός ηλιακού πάνελ και εδώ είναι πώς ένα ηλιακό πάνελ μπορεί να δημιουργήσει ένα χρησιμοποιήσιμο ηλεκτρικό σύστημα για το σπίτι σας.
1. Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία απορροφούν την ενέργεια του ήλιου και τη μετατρέπουν σε συνεχές ρεύμα
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι ηλιακές κυψέλες που απαρτίζουν κάθε ηλιακό πάνελ κάνουν πολλή δουλειά όταν πρόκειται για την πραγματική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι φωτοβολταϊκές κυψέλες χρησιμοποιούν δύο στρώματα πυριτίου, καθένα από τα οποία έχει υποστεί ειδική επεξεργασία ή «ντοπάρισμα» για τη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου στις διασταυρώσεις μεταξύ των στρωμάτων. Αυτό το ηλεκτρικό πεδίο αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα από το ηλιακό κύτταρο και να βγουν από τη διασταύρωση πυριτίου, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου, τα ηλιακά πάνελ παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.
2. Ένας ηλιακός μετατροπέας μετατρέπει το συνεχές ρεύμα από τις ηλιακές μονάδες σε εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο χρησιμοποιείται από τις περισσότερες οικιακές συσκευές. Όταν το συνεχές ρεύμα διέρχεται από έναν ηλιακό μετατροπέα, μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Οι μετατροπείς μπορούν επίσης να εξοπλιστούν με μετασχηματιστές για τη ρύθμιση της τάσης των ρευμάτων DC και AC.
3. Η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσα από το σπίτι σας για να τροφοδοτήσει τα ηλεκτρονικά
Ένας ηλιακός μετατροπέας μεταδίδει τη μετατρεπόμενη ισχύ AC στον ηλεκτρικό πίνακα του σπιτιού σας. Από εκεί, η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται σε όλο το σπίτι σε όλες τις πρίζες, ώστε όταν χρειάζεται να συνδεθεί η συσκευή στην πρίζα, να υπάρχει διαθέσιμο ρεύμα.
4. Η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τους ηλιακούς συλλέκτες αποστέλλεται στο δίκτυο
Εάν έχετε ένα ηλιακό σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο όπου η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να μπαίνει και να βγαίνει από το δίκτυο ταυτόχρονα, η υπερβολική ενέργεια που παράγεται από τα πάνελ σας μπορεί πραγματικά να σας αποφέρει χρήματα. Μέσω μιας πολιτικής γνωστής ως net metering, λαμβάνετε πιστώσεις από το δίκτυο όταν στέλνετε ηλεκτρικό ρεύμα πίσω στο δίκτυο, καθιστώντας τον συνολικό λογαριασμό ηλεκτρικού ρεύματος φθηνότερο.
Είτε θέλετε να εξοικονομήσετε χρήματα στον λογαριασμό του ηλεκτρικού σας ρεύματος είτε να επενδύσετε σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η Maysun Solar είναι επαγγελματίας κατασκευαστής φωτοβολταϊκών πάνελ με μεγάλη εμπειρία και μπορεί να σας προσφέρει τα κατάλληλα φωτοβολταϊκά πάνελ. Εάν απαιτείται, επικοινωνήστε μαζί μας για μια προσφορά.