Una cella solare è un dispositivo che converte la luce solare in energia attraverso un fenomeno chiamato effetto fotoelettrico. Scoperto nel XIX secolo, le celle solari hanno subito grandi avanzamenti nel XX secolo per quanto riguarda efficienza e capacità. Gli avanzamenti tecnologici connessi con celle solari hanno portato ad un aumento nelle applicazioni, soprattutto come metodo di energia alternativa.
Storia remota
In un esperimento di 1839, fisico francese Antoine César Becquerel posizionato un elettrodo in una soluzione elettrolitica e scoperto che la luce che colpisce l'elettrodo è derivato in presenza di tensione. Questo fenomeno è venuto essere conosciuto come l'effetto fotoelettrico, il metodo mediante il quale celle solari convertono la luce in energia.
Le celle solari prime fatta per utilizzare questa ritrovata evento, tuttavia, non appare fino a mezzo secolo più tardi grazie al lavoro di inventore Charles Fritts. I primi modelli, che usato selenio e un sottile strato di oro come semiconduttori, erano incredibilmente inefficiente, solo in grado di convertire una piccola percentuale di luce solare in energia.
Modelli di lavoro
Il XX secolo ha portato ulteriori progressi nella tecnologia delle celle solari, quando cominciò ad essere impiegato in componenti sensibili alla luce come i fotometri in dispositivi fotografici. Celle solari in questo momento ancora aveva limitato l'efficienza e tipicamente usato ossido di rame e rame come semiconduttori.
Nel 1941, Russel Ohl ha creato la cellula solare al silicio, che utilizzato il silicio come un semiconduttore. La cella solare al silicio è stato è stato migliorato nel 1954 quando Bell Laboratories ha raggiunto un tasso di conversione del 6 per cento della luce solare in energia. Nei decenni successivi l'efficienza delle celle solari ha continuato ad aumentare; nel 1989, sono state prodotte celle solari concentratore che utilizzato lenti per concentrare la luce solare sui dispositivi.
Funzione
Una cella solare utilizza un semiconduttore, come il silicio, che viene manipolato per creare un campo elettrico, in modo che quando la luce colpisce il semiconduttore suoi atomi sono eccitati. Conduttori elettrici sui lati positivi e negativi del semiconduttore (formando un circuito energetico), prendere gli elettroni per creare un elettrico corrente. Spesso più celle sono collegate tra loro per formare un modulo e più moduli possono essere collegati per formare una matrice. Più grande è una struttura a celle solari, più energia può essere convertita.
Utilizza
L'uso più evidente e diffuso delle celle solari è quello di produrre una forma alternativa di energia, che ha applicazioni industriali, commerciali e domestiche.
Perché hanno la necessità di manutenzione, celle solari sono utilizzate spesso in aree remote: sulle autostrade, i pannelli solari sono usati per alimentare la sicurezza strada e attrezzature di emergenza come scatole di chiamata o insegne luminose che normalmente richiedono un generatore o una linea di alimentazione per funzionare. Celle solari è utilizzabile anche per alimentare gli oggetti distanti come boe o luci su strutture alte utilizzati per segnalare il velivolo.
Lunghe o duro--raggiungono strutture come le condutture e ponti utilizzano celle solari per alimentare i loro sistemi di monitoraggio che altrimenti risultare difficile alla polizia.
In alternativa all'utilizzo di linee elettriche per raggiungere un ripetitore di comunicazioni sulla cima di una montagna, aziende di telecomunicazioni utilizzano pannelli solari per alimentare i dispositivi per l'invio di segnali di comunicazione.
I consumatori possono trovare celle solari in piccoli dispositivi come calcolatrici. In veicoli come camper e barche, pannelli solari può piccoli dispositivi di potenza e diminuire la dipendenza da un generatore elettrico del veicolo. Case possono essere dotate di pannelli solari per fornire energia e aiutano a ridurre le bollette e ridurre la dipendenza delle reti elettriche.
Vantaggi e svantaggi
Mentre molte fonti di energia, come il petrolio e nucleare di potenza, sono limitate nella quantità o considerate inquinanti o pericoli per la sicurezza, l'energia solare è prontamente disponibile e pulita. Celle solari non richiedono manutenzione, mentre altre fonti naturali di energia come vento e acqua richiedono un generatore--che deve essere mantenuto..--per convertire il movimento di una turbina in energia. Inoltre, l'energia solare non ha bisogno di una centrale elettrica per elaborarlo. Piuttosto, le celle solari sono collocate direttamente al sito che verrà utilizzato il potere.
Lo svantaggio più evidente di celle solari è che i dispositivi possono solo produrre energia in presenza di luce solare. Questa dipendenza non è interessata solo di notte, ma anche tramite le interferenze come nuvole, l'inquinamento e ostruzioni fisiche come alberi ed edifici. (Energia solare possa essere archiviata temporaneamente tramite batterie).
I pannelli solari sono molto costosi da installare e richiedono un ampio spazio per raccogliere efficacemente la luce solare per alimentare un edificio. Tuttavia, ulteriori progressi nella tecnologia delle celle solari possono aiutare ad per alleviare il costo dei dispositivi.