Când oamenii vorbesc despre „putere solară”, se referă de obicei la panouri fotovoltaice, panourile solare pe care probabil le-ați văzut așezate pe mai multe acoperișuri. Dar v-ați gândit vreodată cum funcționează acestea de fapt pentru a genera energie electrică curată?
Acest articol aruncă o privire asupra a ceea ce este o celulă fotovoltaică, din ce este făcută, tehnologia din spatele ei, cum funcționează și multe altele.
Termenul „fotovoltaic” provine din cuvântul grecesc „phos”, care înseamnă “„lumină”, și de la „volt”, unitatea de forță electromotoare, volt. Voltaic este, de asemenea, un cuvânt care se referă la electricitatea produsă prin acțiune chimică într-o baterie.
În ceea ce privește ceea ce înseamnă fotovoltaica, este vorba de transformarea directă a luminii în electricitate ca urmare a unei reacții care are loc la nivel atomic. Prin valorificarea materialelor care prezintă efectul fotoelectric, este posibil să se creeze panouri fotovoltaice și să se implementeze la scară largă, adică pe acoperișurile locuințelor sau în ferme industriale de celule solare pentru a genera electricitate curată și regenerabilă.
Efectul fotoelectric este emisia de electroni într-un material atunci când acesta este expus la lumină. Este un fenomen atât fizic, cât și chimic, ale cărui origini datează de aproape două secole. Efectul fotovoltaic (generarea de tensiune și curent electric într-un material la expunerea la lumină) este strâns legat de efectul fotoelectric, dar diferit de acesta.
Efectul fotovoltaic a fost descoperit pentru prima dată de Edmund Bequerel, un fizician francez, în 1839. Bequerel a constatat că anumite materiale pot produce cantități mici de curent electric atunci când sunt expuse la lumină.
Apoi, în 1095, cercetările lui Albert Einstein, laureat al Premiului Nobel, au descris natura luminii și efectul fotoelectric pe care se bazează tehnologia fotovoltaică.
Cu toate acestea, abia în 1954 a fost construit primul modul fotovoltaic de către Bell Laboratories sub forma unei „baterii solare”. Acest lucru s-a datorat faptului că modulul era mult prea scump pentru a se impune și pentru a fi utilizat în aplicații pe scară largă.
Apoi, în anii 1960, industria spațială a început să utilizeze prima tehnologie fotovoltaică serioasă pentru a furniza energie navelor spațiale. În această perioadă, tehnologia a decolat cu adevărat (fără joc de cuvinte!) și a avansat. A devenit mai fiabilă, costul a început să scadă și a început să fie utilizată în tot mai multe aplicații, în special în timpul crizei energetice din anii 1970, când tehnologia fotovoltaică a câștigat o recunoaștere pe scară largă ca sursă de energie.
Energia solară fotovoltaică (denumită adesea „celule solare” sau „panouri fotovoltaice”) este un sistem de energie electrică care convertește radiația solară de la soare (adică energia luminoasă a soarelui) în curent electric continuu (DC). Un sistem solar fotovoltaic tipic va avea panouri solare care absorb această lumină solară și o convertesc în electricitate, furnizând astfel energie curată și regenerabilă, chiar și atunci când soarele nu strălucește puternic.
De la începutul secolului, energia solară fotovoltaică a fost recunoscută ca fiind o energie regenerabilă promițătoare, iar dezvoltările de toate tipurile (științifice, tehnologice, industriale și logistice) au fost în creștere, producția dublându-se la fiecare doi ani sau cam așa ceva. Acest lucru o face una dintre tehnologiile de energie regenerabilă cu cea mai rapidă creștere din lume.
Și, având în vedere că proprietarii de sisteme fotovoltaice solare beneficiază de tot mai multe stimulente guvernamentale (de exemplu, scutiri de taxe, plata pentru energia furnizată în rețea și tarife de alimentare), această tendință va continua.
Pe scurt, celulele solare sunt plachete subțiri de siliciu cristalin, același element care este utilizat în aproape toate dispozitivele electronice existente în prezent. Deși aceste plachete erau relativ mari atunci când au fost dezvoltate pentru prima dată celule de panouri fotovoltaice, acum sunt atât de mici încât abia dacă sunt la fel de groase ca un fir de păr uman.
Atunci când aceste celule solare fotovoltaice sunt expuse la fotoni de lumină, aceștia lovesc electronii încărcați negativ din interiorul atomilor de siliciu și lovesc electronii și îi desprind. Când se întâmplă acest lucru, lasă în urmă o „gaură” goală, încărcată pozitiv, în locul unde se afla sarcina negativă.
În cazul siliciului netratat, electronii s-ar recombina cu aceste găuri pentru a produce căldură reziduală; nu ar fi generată electricitate. Pentru a evita acest lucru și a obține o celulă solară funcțională, plăcile de siliciu cristalin sunt tratate cu alte două elemente: bor și fosfor.