Actieve zonne-energie: Hoe werkt

Er zijn twee primaire vormen van directe zonne-energie: passieve en actieve zonne-energie. Passieve zonne-energie gaat de vangst van de zon &'; s thermische energie. Iedereen krijgt die vrij instinctief, omdat alleen die buiten op een zonnige dag toont het proces.

Maar als het gaat om actieve zonne-energie, hoe het werkt is nog zwartere. It &'; s ook fascinerend, en zoals zonne-energie blijft een belangrijk deel van onze energie-voetafdruk te worden, is het zinvol om op zijn minst een rudimentair begrip van hoe het eigenlijk werkt hebben. Op hetzelfde moment, de meeste van ons aren &'; t geïnteresseerd om theoretische fysici, dus ik won &'; t maken dit uiterst technische

We &'; ll. Beginnen met een smidge van praten over de structuur van atomen. De meeste mensen weten dat atomen bestaan ​​uit positief geladen deeltjes (protonen) en negatief geladen deeltjes (elektronen). It &'; s ook vrij algemeen bekend dat de protonen weg zijn verscholen in het centrum van een atoom, terwijl de elektronen een baan rond het midden; het beeld vaak gebruikt door analogie is ons zonnestelsel. De zon staat voor de kern van protonen in het midden van de regeling, terwijl de planeten illustreren elektronen cirkelen in banen.

Terwijl behulpzaam bij het verkrijgen van een handvat op atomaire structuur, dit beeld is niet compleet. In plaats van enkele elektronen in een bepaalde baan om de aarde (en alle spinnen op een plat vlak) als de planeten doen, elektronen een baan om de atoomkern in een structuur die meer doet denken aan concentrische schelpen – een beetje zoals die Russische poppen – en elke shell kan meerdere elektronen vliegen rond in zich te hebben.

Hoewel elk van de concentrische schalen of lagen rond de kern van kan meerdere elektronen bezetten ruimte, er een absolute bovengrens aan het aantal elektronen dat kan in elke laag (voordat een nieuwe laag kan worden toegevoegd, moet de andere schelpen allemaal vol zijn). Maar als de buitenste laag (de valentie) niet is gevuld met een maximum aantal elektronen is het atoom genoemde één of meer gaten. Het zijn deze openingen die het mogelijk maken atomen met elkaar verbinden, door het delen van elektronen.

Let &'; s gebruiken een voorbeeld dat specifiek is voor zonne-energie en hoe zonnecellen hun ding doen: het element silicium. De valentie van silicium heeft een capaciteit van 8 elektronen. Het siliciumatoom heeft eigenlijk maar 4 elektronen in de valence shell, waardoor er 4 gaten. Het atoom eigenlijk wil om die gaten te vullen, en de gemakkelijke manier om dit te doen is om te delen tot 4 elektronen met een andere atoom (of atomen). Wanneer u een grote groep van siliciumatomen opgesteld goed, kan elk van hen elektronen te delen met maximaal vier andere siliciumatomen, waardoor een zeer nette en stabiele rooster structuur die alle gaten gevuld en geen extra elektronen af ​​wat te doen heeft zelf

Die laatste opmerking is sleutel – zuiver silicium is verschrikkelijk geleider van elektriciteit, omdat er geen elektronen in de mix die aren &'; t gesproken. Een goede geleider ten minste één elektron in de moleculaire mix die ' isn have; t betrokken bij binding ene atoom elkaar.

Dus om onze zonne-energie te krijgen, hoe krijgen we een aantal van die &'; vrije &'; elektronen? Het antwoord heet &'; &' ;. doping In het proces van doping, voegen we een kleine hoeveelheid van een ander element voor de zuiver silicium. Deze onzuiverheid zal ofwel vijf elektronen in zijn valence shell (het verstrekken van de zogenaamde &'; vrije &'; elektron) of drie elektronen in de valence shell (een gat).

Hier is waar dingen echt cool: als je een laagje silicium met een aantal vrije elektronen (de zogenaamde n-layer), die tegen een laag met een aantal gaten (de p-layer), het verschil in elektrische kosten (negatieve n-laag en positieve p-layer) creëert een elektrisch veld. Dat veld geeft elektronen een voorkeur voor de richting, alle andere dingen gelijk, ze willen verhuizen. Dat alle &'; s nodig is enige impuls te geven aan de elektronen beginnen te stromen. Een manier om dat te doen is om een ​​elektrisch veld toepassen (bijvoorbeeld het aansluiten van de gelaagde silicium met een schakeling met een batterij). Een andere manier, en degene die we geïnteresseerd in hier is om sap de vrije elektronen met licht fotonen.

Als het licht van de zon wordt geabsorbeerd door de n-laag van een voorbereid siliciumwafer een twee dingen gebeuren: de fotonische energie verhoogt de temperatuur van de wafer of het foton klopt een van de vrije elektronen los. Wanneer dit gebeurt dat elektron skitters over, op zoek naar een huis. En door de velden die door het raakvlak tussen de n- en p-lagen, het weet welke weg te gaan. Vergeet niet, we hebben het over een groot aantal elektronen bewegen hier, zodat ze blijven trend van de n-laag aan de p-laag hebben we de ingrediënten van een elektrische motiverende kracht. Als u deze regeling aan te sluiten op een circuit, zal de elektronen beginnen te bewegen doorheen, en je eindigt met een volledige geblazen elektrische stroom.

Zodra dat circuit is op zijn plaats, heeft u gratis elektrische energie. Elektriciteit om iets te lopen van een kleine rekenmachine of kijken, om te voldoen aan de vraag van hele gemeenschappen (mits er genoeg zonnepanelen). Elektriciteit zonder bijbehorende lucht- of waterverontreiniging. Elektriciteit zonder overhandigen geld over aan de overheid, die don &'; t echt zoals wij. It &'; s een geweldige aanpak van het voeden van onze wereld.

Als u &'; graag meer weten over zonne-energie (zowel actief als passief) te leren, stoppen door www.solarenergyadvantage.com en aanmelden voor mijn gratis zonne-energie mini-cursus. In die cursus, ik dekken veel meer elementen van wat zonne-energie is, hoe het is van oudsher gebruikt, en hoe mensen zoals jij en ik kan krijgen aan boord met het nu.

Tot dan

Sullivan Kincaid
.