Energia słoneczna: foton w fotowoltaice
Wyobraź sobie smugę żółtego światła słonecznego wpadającą przez okno. Choć dla laików jest to po prostu cudowne do podziwiania zjawisko, to zgodnie z fizyką kwantową wiązka ta składa się z miliardów maleńkich cząstek światła, zwanych fotonami...
Fotony mają zdolność przenikania przez powietrze i mogą być wykorzystywane w fotowoltaice. Te z pozoru małe cząsteczki mają naprawdę wielką moc. Czym więc właściwie jest foton?
Foton – co to jest?
Zgodnie z przyjętą definicją, foton to cząstka elementarna nieposiadającą własnego ładunku elektrycznego. Jest on nośnikiem oddziaływań elektromagnetycznych. Choć tematem fotonów interesowali się naukowcy już bardzo dawno, to dopiero w 1905 roku Albert Einstein wyznaczył naukową hipotezę ich istnienia. Zgodnie z kwantową teorią światła Einsteina, fotony mają energię równą ich częstotliwości oscylacji razy stała Plancka. Einstein udowodnił, że światło jest strumieniem fotonów, natomiast energia tych fotonów jest równa wysokości ich częstotliwości oscylacji, a natężenie światła odpowiada liczbie fotonów. Zasadniczo wyjaśnił on, w jaki sposób strumień fotonów może działać zarówno jako fala, jak i cząstka.
Foton i fotowoltaika – co mają wspólnego?
Panele fotowoltaiczne, w skrócie PV, przekształcają energię świetlną pochodzącą ze słońca, w energię elektryczną poprzez tak zwany „efekt fotowoltaiczny”. W efekcie fotowoltaicznym promienie fotonów w świetle słonecznym uderzają w powierzchnię półprzewodnikowego materiału krzemowego, uwalniając wolne elektrony z atomów tego materiału.
Ogniwo fotowoltaiczne jest zazwyczaj wykonane z modyfikowanych kryształów krzemu, takich jak krzem krystaliczny i amorficzny, lub innych materiałów półprzewodzących, które absorbują i przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną. Do składu krzemu dodawane są pewne chemikalia domieszkujące, aby pomóc w utworzeniu ścieżki dla uwolnionych elektronów, przez którą mogą przepływać. W ten sposób powstaje przepływ elektronów zwany prądem stałym. Następnie z pomocą falownika jest on zamieniany na prąd zmienny, wykorzystywany do obsługi urządzeń elektrycznych w domach.
Światło słoneczne jest powszechnie dostępne i proste do wykorzystania na całym świecie. Jego praktycznie nieograniczone zasoby sprawiają, że w perspektywie nadchodzących lat może ono być z powodzeniem wykorzystywane jako odnawialne źródło energii, sprzyjając ekologii i skutecznie obniżając rachunki za prąd wszystkim, którzy zdecydują się na inwestycję w fotowoltaikę.
Czytaj także: Jakie panele fotowoltaiczne wybrać w 2021 roku?
Masz pytania? Potrzebujesz więcej informacji? Skontaktuj się z nami
