Πως λειτουργούν αυτά τα περίφημα φωτοβολταϊκά
πάνελς και παράγουν ρεύμα; Αναρωτηθήκατε ποτέ; Τι συμβαίνει με τον
ήλιο, τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια;
Ένα φωτοβολταϊκό πάνελ (όπως αυτό που βλέπουμε στην πάνω φωτογραφία), με το που λαμβάνει ηλιακό φως, παράγει ρεύμα όπως όλοι γνωρίζουμε.
Η λογική για να μπορέσουμε να εκμεταλλευτούμε όλο αυτό το ρεύμα που παράγεται, ενώ "βαράει" ο ήλιος το φωτοβολταϊκό μας πάνελ, είναι η εξής:
1) είτε με το ρεύμα που παράγεται, φορτίζουμε μία μπαταρία επαναφορτιζόμενη (πχ για να έχουμε ρεύμα το βράδυ που δεν υπάρχει ήλιος για να παράγει ρεύμα, και να ανάψουμε κάποια/ες λάμπα/ες)
2) είτε για να τροφοδοτήσουμε κάποια μονάδα της ΔΕΗ με ρεύμα (να συνεισφέρουμε έναντι κάποιου αντιτίμου) που, αφού το έχει αγοράσει από εμάς, θα τροφοδοτήσει κάποιον τρίτο.
Ας δούμε όμως τι συμβαίνει και παράγεται ρεύμα, απλά και κατανοητά.
Ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, ας το πούμε, είναι ένα "σάντουιτς" από δύο διαφορετικές στρώσεις πυριτίου.
Το πυρίτιο, δεν είναι ούτε θετικός, ούτε αρνητικός αγωγός ρεύματος, αλλά ουδέτερος (δηλαδή το ρεύμα δεν περνάει ούτε με ευκολία, ούτε με δυσκολία). Επίσης είναι επεξεργασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να αφήνει ρεύμα να περνάει μόνο κάτω υπό ορισμένες συνθήκες.
Στην πρώτη στρώση, μετά από περαιτέρω επεξεργασία, υπάρχουν πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.
Ενώ στη δεύτερη στρώση, υπάρχουν πολύ λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.
Όταν λοιπόν βάλουμε, την πρώτη στρώση πάνω στη δεύτερη(και τις φέρουμε σε επαφή), δημιουργείται ένα "ηλεκτρικό φράγμα" αναμεταξύ τους. Τι σημαίνει αυτό; Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν από την πρώτη στρώση στη δεύτερη, και αντιστρόφως.
Αν όμως φως του ηλίου προσπέσει πάνω στο "σάντουίτς" μας, συμβαίνει κάτι αξιοσημείωτο! Τα φωτόνια του ηλιακού φωτός, εισβάλλουν στην πρώτη στρώση. Αυτά, μεταφέρουν την ενέργειά τους στα πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια της στρώσης αυτής!
Αφού λοιπόν πήραν την ενέργεια τα ηλεκτρόνια αυτά, τότε ξεπετάγονται στη δεύτερη στρώση. Εκεί αντιδρούν με τα λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και κατά την αντίδραση αυτή, παράγεται ρεύμα! Παράλληλα με αυτή την αντίδραση, τα θετικά ηλεκτρόνια απωθούνται ξανά στην πρώτη στρώση.
Έτσι κλείνει ο κύκλος!
Αυτό συμβαίνει σε κλάσματα δευτερολέπτου, και όσο συνεχίζει να πέφτει το φως, τόσο ξανασυμβαίνει το ίδιο πράγμα.
Επίσης, αν είναι πιο δυνατό είναι το ηλιακό φως, συμβαίνει το εξής: τα φωτόνια δίνουν ενέργεια σε περισσότερα θετικά ηλεκτρόνια της πρώτης στρώσης οπότε παράγεται περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα, αφού περισσότερα ηλεκτρόνια κατεβαίνουν στη δεύτερη στρώση!
Η λογική για να μπορέσουμε να εκμεταλλευτούμε όλο αυτό το ρεύμα που παράγεται, ενώ "βαράει" ο ήλιος το φωτοβολταϊκό μας πάνελ, είναι η εξής:
1) είτε με το ρεύμα που παράγεται, φορτίζουμε μία μπαταρία επαναφορτιζόμενη (πχ για να έχουμε ρεύμα το βράδυ που δεν υπάρχει ήλιος για να παράγει ρεύμα, και να ανάψουμε κάποια/ες λάμπα/ες)
2) είτε για να τροφοδοτήσουμε κάποια μονάδα της ΔΕΗ με ρεύμα (να συνεισφέρουμε έναντι κάποιου αντιτίμου) που, αφού το έχει αγοράσει από εμάς, θα τροφοδοτήσει κάποιον τρίτο.
Ας δούμε όμως τι συμβαίνει και παράγεται ρεύμα, απλά και κατανοητά.
Ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, ας το πούμε, είναι ένα "σάντουιτς" από δύο διαφορετικές στρώσεις πυριτίου.
Το πυρίτιο, δεν είναι ούτε θετικός, ούτε αρνητικός αγωγός ρεύματος, αλλά ουδέτερος (δηλαδή το ρεύμα δεν περνάει ούτε με ευκολία, ούτε με δυσκολία). Επίσης είναι επεξεργασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να αφήνει ρεύμα να περνάει μόνο κάτω υπό ορισμένες συνθήκες.
Στην πρώτη στρώση, μετά από περαιτέρω επεξεργασία, υπάρχουν πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.
Ενώ στη δεύτερη στρώση, υπάρχουν πολύ λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.
Όταν λοιπόν βάλουμε, την πρώτη στρώση πάνω στη δεύτερη(και τις φέρουμε σε επαφή), δημιουργείται ένα "ηλεκτρικό φράγμα" αναμεταξύ τους. Τι σημαίνει αυτό; Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν από την πρώτη στρώση στη δεύτερη, και αντιστρόφως.
Αν όμως φως του ηλίου προσπέσει πάνω στο "σάντουίτς" μας, συμβαίνει κάτι αξιοσημείωτο! Τα φωτόνια του ηλιακού φωτός, εισβάλλουν στην πρώτη στρώση. Αυτά, μεταφέρουν την ενέργειά τους στα πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια της στρώσης αυτής!
Αφού λοιπόν πήραν την ενέργεια τα ηλεκτρόνια αυτά, τότε ξεπετάγονται στη δεύτερη στρώση. Εκεί αντιδρούν με τα λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και κατά την αντίδραση αυτή, παράγεται ρεύμα! Παράλληλα με αυτή την αντίδραση, τα θετικά ηλεκτρόνια απωθούνται ξανά στην πρώτη στρώση.
Έτσι κλείνει ο κύκλος!
Αυτό συμβαίνει σε κλάσματα δευτερολέπτου, και όσο συνεχίζει να πέφτει το φως, τόσο ξανασυμβαίνει το ίδιο πράγμα.
Επίσης, αν είναι πιο δυνατό είναι το ηλιακό φως, συμβαίνει το εξής: τα φωτόνια δίνουν ενέργεια σε περισσότερα θετικά ηλεκτρόνια της πρώτης στρώσης οπότε παράγεται περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα, αφού περισσότερα ηλεκτρόνια κατεβαίνουν στη δεύτερη στρώση!
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου