SOLAR MODÜL NASIL ÇALIŞIR?

GİRİŞ


Güneş modülleri Fotoelektrik etkiye dayalı olarak çalışır ve en basit ifadeyle, ışık enerjisinin elektriğe dönüşümü fotoelektrik etkidir. Fotoelektrik etki için farklı uygulamalar vardır, ancak hepsi aynı temeldedir.

Fotoelektrik etkiyi pratik bir şekilde öğretmek için sizi okul döneminize geri götürmek istiyoruz. Bu çok zor bir konu değil! Temel olarak, maddenin atom modelini bulacağız ve eylemlerinin ve reaksiyonlarının enerji sağladığı bazı küçük parçacıklar olduğunu göreceğiz.

MADDE ATOM MODELİ


Temelde, bilim adamları doğa fenomenini birçok durumda tekrarlanabilecek bir modele göre açıklamaya çalışırlar. Bilim, bu fenomenin kalitesini açıklar ve meraklı zihinlerin ilk sorusuna şu şekilde cevap verir: (nasıl?) ve sonra ikinci soruya; fenomenin miktarına yanıt verir. (ne kadar?). Bu nedenle, teoriler aracılığıyla bilimsel modeller yararlı olabilir, çünkü doğa fenomenini kentsel kurallar gibi tekrar tekrar açıklayabilirler ve ne kadar süre çalıştıkları bu noktada değerlidir.

Bilimde, bilim adamlarının uğraştığı üç ana ölçek vardır. Yıldızlar kadar büyük, normal yaşantımız kadar sıradan ve atomlar kadar küçük. Ne yazık ki, tüm ölçeklerin açıklanması için eşsiz bir teori yoktur (ancak birçok yönden birbirine bağlıdırlar), o zaman farklı ölçeklerde farklı teoriler vardır. Şimdi, küçük veya atomik ölçek zamanı.

Demokritos ,eski zamanlarda maddenin en küçük kısmını Atom olarak tanımladı ve bir tuğla gibi bir maddenin birimi olduğunu düşündü, ancak son yüzyıllarda yapılan daha fazla araştırma, birimin içinde bir şeyin olması gerektiğini gösterdi ve daha sonra bilim adamları Atom sistemini anlamaya çalıştı. Yani, atomun içindeki bazı parçacıkların birlikte çalıştığı bir sistem olduğunu anladılar!

Son olarak, büyük parçacıkları Elektron, Proton ve Nötron olarak adlandırdılar. Diğer taraftan, Elektron negatif, Proton pozitif yük olduğunu öğrendiler.


Elektronlar, atomun merkezinde bulunan seviyeler ve Protonlar ve Nötronlar olarak adlandırılan belirli mesafelerde çekirdeğin etrafında dönerler. Şimdi, son seviyesindeki elektron sayısının yanında belirli bir elementin atomundaki seviyelerin sayısı element kimliği olabilir. Bu, periyodik tablodaki ana elementlerin düzenlenmesinin temel kuralıdır (1-2 ve 13-18 sütunları).

Bu nedenle, satırlar seviyeleri gösterir ve ana elemanlardaki sütunlar son seviyedeki elektronların sayısını gösterir. Örnek olarak, Si son seviyede; 3 seviye (2,8,4) ve 4 elektrona sahiptir.


Si son seviyede; 3 seviye ve 4 elektrona sahiptir

Daha sonra, 18 numaralı kolonda, son seviyedeki maksimum elektron sayısı 8 olabilir. Son seviyedeki 4 elektrondan daha az olan elementler metaller gibi iletkenlerdir ve 4'ten fazla olanlar yalıtkandır. Müteakiben, son seviyedeki 4 elektronun elemanları yarı iletken olmalıdır.

Şimdi, bir sorumuz var. Eğer bir atomda elektronlar özellikle yerleştirilmiş ise, bu durumda manipülasyon mümkün müdür?
Cevap olumludur, ancak ısı, ışık veya diğerleri gibi harici bir enerji kaynağı olmalıdır. Daha sonra, son seviye elektronlar enerji alabilir ve nükleolustan daha fazla mesafe alabilir.

İkinci soru. Bir enerji santrali gibi manipülasyon yaparak enerji elde edebilir miyiz?

Cevap, güneş pillerinde beklenene nazaran olumludur. Elektronlar, ışık, ısı veya çeşitli yöntemlerle harici bir enerji kaynağı tarafından uyarıldığında, Enerjinin Korunumu Yasası referansla, kaynak çıkarıldığında, Elektronlar daha ileri gider. (Enerji dünyada sabittir. Başka bir deyişle, bu durum yaratılmaz veya yok edilmez. Sadece Elektrik, Manyetizma, Isı gibi enerji türlerine dönüşebilir ...) elektronlar elde ettikleri tüm enerjiyi geri öder ve başlangıç seviyesine geri döner.

Kısacası, bir ışık kaynağı tarafından uyarılan elektronlar konumunu değiştirir ve geri döndüğünde elde edilen tüm enerjiyi geri öderler. Yakıtın (kimyasal enerji) yandığı ve süper ısı buharı yaptığı buhar santralini hatırlayın, daha sonra buhar türbini çalıştırır ve türbin elektrik üreten jeneratörü döndürür.


FOTOVOLTAİK HÜCRE

Kapalı bir devre sistemi varsa, yukarıdaki prensiplere göre fotovoltaik hücre ile elektrik üretimi mümkündür. Işık Fotonları elektronları harekete geçirir ve devrede dönerler.


Şimdi, daha derin bir araştırma nasıl çalıştığını gösterebilir. İlk olarak, N tipi ve P tipi yarı iletkenler önemlidir. Temel olarak, doğada farklı bir potansiyel olmalı ve daha sonra enerji aktarma olasılığı olmalıdır. Bu, eğimli bir yüzeydeki bir top üzerindeki su ile aynıdır.

Elbette, farklı potansiyel türleri vardır ve sonra bu noktada farklı fiziksel sistemler olabilir. Yarı iletkenlerde yükler potansiyel bir rol oynar. Ortak yarı iletkenlerin tabanı silikondur, ancak elektrik üretmek için potansiyel ve kapalı bir devre olmalıdır. Daha sonra, silikon Fosfora eklenir ve N tipi yarı iletken ve negatif yüklü olarak 1 elektron daha elde edilir. Öte yandan, silikon P tipi olarak 1 elektron daha az olacak şekilde Bor ile birleşir ve pozitif yüklü olarak daha sonra devre bileşenleri hazır olur.


N ve P tipi yarı iletkenler bağlandığında tükenim bölgesini oluşturur ve tüm negatif ve pozitif yüklerin birbirini nötralize etmesi beklenir. Eğer bu doğru olsaydı, kapalı bir devre ve daha sonra bir enerji jeneratörü yapma şansı olmazdı, çünkü kısa devrede olurdu.

Neyse ki, doğa mükemmel. Negatif ve pozitif suçlamalar tükenim bölgesinde birbirini çeker, ancak tüm yükler böyle bir fırsata sahip değildir. Daha sonra, bazı negatif ve pozitif yükler tükenim bölgesinde birbirlerini nötralize eder ve yüklerin geri kalanının birbirini nötralize etmesine izin vermeyen bir bariyer oluşturur.


Güneş ışınımı altında fotovoltaik, tükenim bölgesinde birleşen ve nötralize edilen negatif ve pozitif yükleri karıştırır ve her birini başlangıç bölgesine geri iter ve eğer güneş ışınımı (harici enerji kaynağı) çıkarılırsa, tükenim bölgesinde birbirlerine geri dönerler. Ama kullanabileceğimiz çok fazla güneş ışınımı enerjisi vardır.


Uyarılan yükler, nötr duruma geri dönmenin bir yolunu bulmak için bekler ve sonrasında bir potansiyel oluşur. Şimdi kapalı devreyi ele alalım. Eğer yarı iletkenler diğer taraflardan bağlanırsa, her birini nötralize etme ve bize elektrik sağlama şansı olacaktır.


Bir çift şarj güneş ışınımı ile uyarıldığında ve başlangıç bölgelerine geri itildiğinde ve daha sonra devreden (kapalı döngü) aktığında, N ve P yarı iletkenlerindeki diğer yükler tükenim bölgesinde birbirlerini bulur ve senaryo tekrarlanır.

AFSHIN BAKHTIARI

AE Solar Kıdemli Mühendisi



Leave a Reply

Your email address will not be published.


Comment


Name

Email

Url


Subscribe to receive discounts and updated pricing first!