سلول‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟
سلول‌های خورشیدی
امروزه با توجه به احتیاج بشر به انرژی برق و تولید برق از روش های مختلف برآن شدیم که شما رو با یکی از روش های تولید برق آشنا کنیم که از لحاظ فناوری یک روش بهینه و تقریبا مقرون به صرفه بوده و در همه مکان های کوچک و بزرگ قابل اجرا است.این فناوری که به سلول های خورشیدی معروف است.
احتمال زیاد ماشین حسابهای خورشیدی را دیده اید که حتی دکمه خاموش ندارند . دستگاه هایی که نیاز مبرم به باتری ندارند و تا زمانی که نور به اندازه کافی وجود داشته باشد زنده خواهند ماند . این تکنولوژی به سالهای قبل برمی گردد اما امروزه نیز پنل های خورشیدی بزرگتری را در جاده ها و کارخانجات می بینید مثل چراغ های راهنمایی خورشیدی ، لامپهای روشنایی جاده ها و حتی آبگرمکن های خورشیدی و خب لابد با خود فکر کرده اید که اصلا مکانیزم و فرآیند تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی چگونه است . پس در ادامه با پورتال جامع مهندسین ایران همراه باشید.
سلول خورشیدی چیست؟
یک سلول خورشیدی یا سلول فوتوولتائیک یک دستگاه الکتریکی است که انرژی نور را مستقیما به برق توسط اثر فوتوولتائیک تبدیل می کند که یک پدیده فیزیکی و شیمیایی است.
این یک نوع سلول فوتوالکتریک است که به عنوان وسیله ای تعریف شده است که ویژگی های الکتریکی مانند جریان، ولتاژ یا مقاومت آن در هنگام نور در معرض تغییر است. دستگاه های سلول خورشیدی فرد می توانند برای تشکیل ماژول ها، به نام پانل های خورشیدی شناخته شوند.
استفاده از یک سلول فوتوولتائیک (PV) به سه ویژگی اساسی نیاز دارد:
- جذب نور، تولید جفت الکترون یا سوراخ یا اکسایتون.
- جداسازی حامل های شارژ از انواع مخالف.
- استخراج جداگانه آن حامل ها به مدار خارجی.
چگونه یک سلول خورشیدی انرژی نور را به برق تولید می کند ؟
قبل از همه چیز باید بگویم که سلول های خورشیدی را با یک نام دیگر یعنی فتوولتاییک ( photovoltaic ) نیز میشناسند که فتو به معنی نور و ولتاییک به معنی الکتریسیته می باشد .همه این سلول ها در خود یک یا چند میدان الکتریکی دارند که باعث ایجاد ولتاژ می شوند .
در یک کریستال ، پیوندها ( بین اتم های سیلیکون) از الکترون تشکیل شده اند که بین تمام اتم های کریستال تقسیم شدند . وقتی نور به سطح کریستال می تابد جذب می شود . این نور باعث تحریک یکی از الکترونها در یکی از اتمها می شود و آن را به سطوح بالاتر انرژی ( دوستانی که درس فیزیک الکترونیک را پاس کرده اند کاملا متوجه عرائض بنده می شوند ) هدایت می کند .
این الکترون با این انرژی و با استفاده از میدان الکتریکی موجود ، در یک مسیر مشخص و با آزادی بیشتر نسبت به حالت قبلی که در بند بود حرکت می کند و حرکت آزادانه الکترون به معنی ایجاد جریان می باشد . با وصل کردن سیم مسی به بالا و پایین این سلول خورشیدی می توان جریان تولید شده را به تسخیر در آورد .
این جریان به همراه ولتاژ حاصل از میدان الکتریکی ، توان الکتریکی را تشکیل می دهند . این همان توانی است که مشخصه یک سلول خورشیدی می باشد یعنی فرضا می گویند این سلول ۵ وات هست .
معمولا سلول هایی که ۱۲ ولتی هستند بین ۱۶ تا ۲۰ ولت خروجی می دهند که برای رگوله کردن این ولتاژ از کنترل کننده شارژ استفاده می کنند . کار این کنترل کننده دقیقا مثل رگولاتورهای ولتاژ می باشد . از خروجی این کنترل کننده اگر مدار DC باشد مستقیما به آن می رود اما اگر مصرف کننده AC باشد باید ولتاژ خروجی کنترل کننده را ابتدا به باتری های قابل شارژ داد ( برای استفاده در زمانی که خورشید نیست ) سپس به یک مدار اینورتور که وظیفه اش تبدیل سیگنال DC به AC می باشد .
