Aktiv Solenergi: Hur det Works

Det finns två huvudsakliga typer av direkt solenergi: passiv och aktiv solenergi. Passiv solenergi innebär tillfångatagandet av solen och 'en; s värmeenergi. Alla får det ganska instinktivt, eftersom bara står utanför på en solig dag demonstrerar processen. Omdömen

Men när det kommer till aktiv solenergi, är hur det fungerar murkier. It &'; s också fascinerande, och som solenergi kommer att fortsätta att bli en viktigare del av vår energi fotavtryck, är det vettigt att ha åtminstone en rudimentär grepp om hur det faktiskt fungerar. Samtidigt, de flesta av oss aren &'en; t intresserad av att bli teoretiska fysiker, så jag vann &'en; t gör detta vilt tekniska Omdömen

Vi &';. Ll börja med en smidge prat om strukturen av atomer. De flesta vet att atomer består av positivt laddade partiklar (protoner) och negativt laddade partiklar (elektroner). It &'; s också ganska allmänt känt att protonerna undanstoppad i mitten av en atom, medan elektronerna kretsa kring mitten; bilden som vanligen används analogt är vårt solsystem. Solen står för kärnan gjord av protoner i mitten av arrangemanget, medan planeter illustrerar elektroner cirklande i banor.

Även om hjälp för att få ett grepp om atomstruktur, är bilden ofullständig. I stället för enstaka elektroner i en given bana (och alla spinning på en plan yta) som planeterna gör, elektroner kretsar kring atomkärnan i en struktur mer påminner om koncentriska skal – lite som de ryska dockorna och ndash; och varje skal kan ha flera elektroner som flyger runt i den.

Medan var och en av de koncentriska skal eller skikt som omger kärnan i kan ha mer än en elektron ockuperar utrymme, finns det en absolut övre gräns för antalet elektroner som kan vara i varje lager (innan ett nytt lager kan sättas, måste andra skal alla vara full). Men, om det yttre skiktet (som kallas valensskalet) inte är fylld med sin maximala antalet elektroner, är atomen sägs ha ett eller flera hål. Det är dessa hål som möjliggör atomer att få kontakt med varandra genom att dela elektroner.

Låt &'; s använda ett exempel som är specifik för solenergi och hur solceller gör sin grej: grundämnet kisel. Valensskalet av kisel har en kapacitet för 8 elektroner. Kiselatomen faktiskt bara har 4 elektroner i valensskalet, lämnar 4 hål. Atomen faktiskt vill fylla dessa hål, och det enkla sättet att göra det är att dela upp till 4 elektroner med en annan atom (eller atomer). När du har en stor grupp av kiselatomer uppradade ordentligt, kan var och en av dem delar elektroner med upp till fyra andra kiselatomer, vilket gör en mycket snygg och stabil nätverksstruktur som har alla hål fyllda och inga extra elektroner undrar vad man ska göra med själva Omdömen

Den sista observationen är nyckeln &ndash. rent kisel är hemsk ledare av elektricitet, eftersom det inte finns några elektroner i mixen som aren &'; t tingade. En bra ledare kommer att ha minst en elektron i molekylblandningen som isn &'en; t involverade i bindning en atom till en annan.

Så för att få vårt solenergi, hur ska vi få några av dem &'; gratis &'; elektroner? Svaret heter &'; dopning &' ;. I processen för dopning, lägger vi en liten mängd av ett annat element till vår rent kisel. Denna förorening måste antingen fem elektroner i dess valens skal (ger den så kallade &'; gratis &'; elektron) eller tre elektroner i valensskalet (gör ett hål).

Här är där det blir verkligen cool: när du har ett lager av kisel med några fria elektroner (kallas n-skiktet) som mot ett lager med några hål (p-lager), skillnaden i elektrisk avgifter (negativa n-lager och positiv p-skikt) skapar ett elektriskt fält. Detta område ger elektroner en preferens för ledningen, allt annat lika, de vill flytta. Allt detta &'; s som behövs är någon drivkraft att starta elektronerna flödar. Ett sätt att göra det är att använda en annan elektriskt fält (till exempel koppla upp skiktade kisel till en krets med ett batteri). Ett annat sätt, och vi är intresserade av här, är att juice de fria elektroner med ljus fotoner. Omdömen

När ljuset från solen absorberas av n-skikt av en väl förberedd kiselskiva en av två saker hända: den fotonisk energi ökar temperaturen av skivan, eller fotonen knackar en av de fria elektronerna lösa. När detta händer att elektron Skitters om, letar efter ett hem. Och på grund av fältet som skapas av gränsytan mellan n- och p-skikten, vet den vilken väg att gå. Kom ihåg att vi talar om ett stort antal elektroner rör sig här, så de fortsätter att trenden från n-skiktet till p-skiktet vi har förutsättningar att bli en elektrisk drivkraft. Om du ansluter detta arrangemang till en krets, kommer elektronerna att börja röra sig igenom det, och du sluta med en fullt utvecklad elektrisk ström.

När denna krets är på plats, har du fri elektrisk energi. El för att köra allt från en liten miniräknare eller titta på, att tillfredsställa efterfrågan på hela samhällen (givet tillräckligt solpaneler). El utan medföljande luft eller vattenföroreningar. El utan lämna pengar över till regeringen som don &'en; t gillar oss. It &'; s stora inställning till att driva vår värld.

Om du &'; skulle vilja veta mer om solenergi (både aktiv och passiv), stoppa genom www.solarenergyadvantage.com och registrera dig för min gratis solenergi mini-kurs. I den kursen, jag omfatta många fler element av vad solenergi är, hur den har använts historiskt och hur människor som du och jag kan få ombord med det just nu. Omdömen

Fram till dess Omdömen

Sullivan Kincaid
.