Солнышко, пляж, классный день. Солнце палит, песок раскаляется, а ты, как гений науки, думаешь, почему бы не использовать эту жару во благо? Думаем, так рассуждали ученые, когда придумали солнечные батареи. Или они просто устали от огромных платежек за электричество.
Так или иначе, сегодня солнечные панели стали настоящим чудом инженерии и надеждой на светлое будущее. Но как они работают? И почему до сих пор не покрывают всю планету? Давай разбираться!
Свет. Это не просто свет. Мы воспринимаем его, как норму. Утром мы видим свет от солнца, а вечером закат этого света. Но сам свет состоит из кучи маленьких частиц энергии, которые называются фотонами.
Они носятся со скоростью света (логично, да?) и несут с собой энергию. Когда мы греемся на солнышке, мы, по сути, впитываем эти фотоны. Но пока мы просто загораем, солнечные батареи делают кое-что более полезное — превращают свет в электричество.
Магия панелей и фотоэффект
Солнечные панели работают от эффекта, который открыл Эйнштейн (да, тот дедушка с объемной прической). Суть фотоэлектрического эффекта Эйнштейна в том, что все фотоны, которые сталкиваются с поверхностью определенных материалов, они выбивают из них электроны.
А электроны — это наши главные герои в производстве электричества! В солнечной батарее куча маленьких ячеек. В основном эти ячейки сделаны из кремния, потому что нужна хорошая проводимость. Атомы кремния без сожаления расстаются с электронами при воздействии света.
Но нельзя просто выбить электроны, их еще нужно направить в правильную сторону, чтобы получить ток. Для этого нужно разнозаряженные слои. Один слой с положительным зарядом, а другой с отрицательным. Электроны выбиваются и двигаются, образуя электрический ток. Вуаля — у нас есть энергия!
Что дальше? Где мои розетки?
Постой. Как солнечная панель даст тебе электричество, чтобы ты играл в компьютер и включал свет? Солнечные панели дают постоянный ток, а у нас в розетках переменный. Для исправления этой ситуации нужен инвертор.
Он берет электричество от панелей и дает переменный ток, который вполне можно использовать дома.
Если батареи такие крутые, почему их еще не поставили везде? Тогда может и от бензиновых автомобилей откажемся?
Тут есть несколько причин
Первая. Панели могут работать только при наличии солнца. В дождливый день или ночью от них не будет толку, если нет запасов энергии. Для этого нужны батареи, чтобы хранить накопленное электричество. А это дорогое удовольствие.
Второе. Производить панели тоже дорого. И хотя технологии дешевеют, установка таких систем требует денег. Но в некоторых странах правительство поддерживает переход на «полезную энергию», предлагает субсидирование.
Ну и наконец, солнечные панели занимают место. Для питания целого города нужна огромная площадь, поэтому солнечные электростанции часто строят в пустынях, где места много и солнце не стесняется светить на полную мощность.
Будущее за солнцем?
Сложно сказать, но сейчас солнечная энергия отлично развивается. Ученые придумывают разные панели, способные работать даже в пасмурную погоду.
Сейчас в разработке прозрачные панели, которые можно использовать, как окна.
Представь. Окна не только пропускают свет, но и могут зарядить твой смартфон! Возможно, какой-то десяток лет, а мы уже вспоминаем о платежках за электричество, как о чем-то нереальном и удивительном. Это как сейчас вспоминать домашние дисковые телефоны. Пока мы можем только наблюдать за технологиями и радоваться каждодневному солнышку, ведь теперь ты знаешь, на что оно способно!