Datos importantes sobre la ciencia de la energía Solar

Datos importantes sobre la ciencia de la energía Solar

El sol puede proporcionar valor de un día de energía a todo el planeta en sólo 14 y un segundos de media. Un recurso totalmente renovable, luz del sol es prácticamente inagotable, una gran ventaja sobre la fuente de disminución constante de los combustibles fósiles. Calor y energía de la luz del sol se aprovechen mediante sistemas fotovoltaicos termal y activos pasivos, aunque más énfasis en este último ya que aumentan el suministro de energía en lugar de simplemente reducen la necesidad de recursos alternos.

Conversión de luz solar en electricidad

Sistemas fotovoltaicos--"foto" significa luz y "fotovoltaicos" denotando electricidad--originalmente fueron diseñados para suministrar energía a los satélites y estaciones espaciales. El corazón de estos sistemas, la célula fotovoltaica, funciona convirtiendo la energía de la luz en una corriente eléctrica mediante el uso de semiconductores. Energía de la luz golpes electrones en el semiconductor sueltos, que, cuando cogió para arriba en campo de eléctrico incorporado de la célula, empieza a fluir en una dirección especificada. Conductores del metal externos luego extraiga la corriente producida para su uso posterior.

Materiales

El material más común usado como semiconductores en paneles solares es el silicio cristalino. El silicio es deseable porque su cáscara del electrón más externo es sólo medio lleno, lo que significa que tiene que estabilizarse compartiendo electrones con los átomos cercanos. Sin embargo, la estabilidad eléctrica no es el punto de una célula fotovoltaica. Para hacerlo más fácil para la energía de la luz al golpear electrones sueltos en el semiconductor, el silicio es dopado con impurezas, tales como el fósforo o boro. Resultados en un semiconductor con cualquiera de los dos electrones libres de dopaje (negativo o tipo N) o sin aberturas para los electrones (positivo o tipo P). Ambos tipos se necesitan para hacer una célula fotovoltaica.

Partes de una célula fotovoltaica

Campo eléctrico de la célula, que es necesaria para producir corriente de electrones flojos, está formado por una Unión de electrones entre el N y el silicio tipo P. Energía se produce en una célula por la corriente formada de electrones desplazados de luz y por la tensión de este campo eléctrico incorporado. Otra parte esencial de una célula solar es su recubrimiento antirreflejos, lo que impide que la luz rebota en la superficie de silicio brillante antes de que puede ser utilizado. También se utilizan placas de vidrio para proteger la célula fotovoltaica sin bloquear la luz entrante. Células fotovoltaicas individuales no producen mucha energía, por lo que se unen para formar un módulo. Finalmente, delantero y trasero de metal entra en contacto con actuar como terminales positivo y negativo extraer corriente del módulo.

Eficiencia y pérdidas de energía

Sistemas fotovoltaicos son todavía altamente ineficientes, con pérdidas de energía tan altas como 90%. Una gran parte de esto resulta de la naturaleza de múltiples longitudes de onda de la luz solar. Un panel solar puede trabajar con sólo una cierta cantidad de energía llamada la banda prohibida de energía--un óptimo 1,4 eV para el silicio, para producir una corriente. Las diferentes longitudes de onda de la luz golpea la celda llevan una amplia gama de la energía, pero sólo alrededor del 30% de esta es usable. Otro resultado de las pérdidas de energía cuando la rejilla metálica conductiva bloquea la luz. Típicos sistemas fotovoltaicos disponibles comercialmente son en el mejor 12 a 18 por ciento eficiente. Hasta la fecha, la mayor eficiencia nivel alcanzado por un panel solar es de 40.7%--todavía demasiado baja como para hacer económicamente viable la energía solar a gran escala.


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