Miten aurinkopaneelit toimivat

Aurinkoenergiaa tuotetaan auringon säteilyenergiasta vapauttamalla valtavia määriä ydinenergiaa, joka syntyy vety- ja heliumfuusion seurauksena vetyatomeissa auringon sisällä. Aurinkopaneelit on valmistettu aurinkokennoista, jotka muuttavat aurinkoenergian sähköksi.

Aurinkopaneelit toimivat sillä periaatteella, että sähköä syntyy, kun auringonvalon hiukkaset eli fotonit vapauttavat atomeista elektroneja ja saavat ne liikkeelle. Tämä elektronivirta on sähköä, ja aurinkopaneelit on suunniteltu vangitsemaan tämä elektronivirta ja muuntamaan se käyttökelpoiseksi sähkövirraksi. Tätä prosessia kutsutaan aurinkosähköilmiöksi, ja se on kemiallinen ja fysikaalinen prosessi, joka on taustalla suurimmassa osassa aurinkoteknologioita.

Vaiheet, joissa aurinkosähkövaikutus toimii: (katso videon selitys: Mikä on aurinkosähköisen sähköntuotannon periaate?)

1. Useimmissa nykyisin käyttämissämme aurinkosähköpaneeleissa käytetään piipohjaisia aurinkokennoja. Pii on maailman laajimmin käytetty puolijohdemateriaali. Jos puhdasta piitä seostetaan atomilla, jolla on viisi ulkoelektronia, kuten fosforiatomilla, vain neljä näistä elektroneista muodostaa kovalenttisen sidoksen ympäröivien elektronien kanssa, joten ylimääräinen vapaa elektroni jää jäljelle, jota kutsutaan N-tyypin puolijohteeksi. Jos puhdasta piitä sekoitetaan atomin kanssa, jolla on vain kolme ulkoelektronia, kuten booriatomi, niin että ympäröivillä piiatomeilla on yksi elektroni, joka ei voi muodostaa kovalenttista sidosta booriatomin kanssa, syntyy tyhjä tila, jota kutsumme reiäksi, ja tällainen puolijohde on P-tyypin puolijohde.

2. Kun N-tyypin puolijohde yhdistetään P-tyypin puolijohteeseen, N-tyypin puolijohteen vapaat elektronit ja P-tyypin puolijohteen reiät diffundoituvat ja sitoutuvat toisiinsa, kunnes ne saavuttavat dynaamisen tasapainon, vakaan tilan, jota kutsutaan PN-liitokseksi. Sisäänrakennetussa sähkökentässä elektronien liikesuunta on N-tyypin puolijohteesta P-tyypin puolijohteeseen.

3. Kun auringonvalo osuu aurinkokennoon, osa elektroneista absorboi valon sisältämän fotonienergian. Kun elektronin absorboima energia on riittävän suuri, se voi irtautua kovalenttisesta sidoksesta ja muuttua vapaaksi elektroniksi. Elektroni siirtyy N-alueelle ja reikä P-alueelle sisäänrakennetun sähkökentän voimasta. Elektronien liikkeen suunta on P-alueelta N-alueelle. Jos ulkoinen virtapiiri kytketään päälle, N-alueelle kertyneet elektronit palaavat piirin kautta P-alueelle, jolloin syntyy virta.

Aurinkokennot on sijoitettu puolijohdemateriaalikerrosten, kuten piin, väliin. Kullakin kerroksella on erilaiset elektroniset ominaisuudet, jotka tuottavat energiaa, kun auringon fotonit osuvat siihen, jolloin syntyy sähkökenttä. 
Sähkövirran tuottaminen on ensimmäinen vaihe aurinkopaneelin toiminnassa, ja tässä kerrotaan, miten aurinkopaneelit voivat luoda käyttökelpoisen sähköjärjestelmän kotiisi.

1. Aurinkokennot imevät auringon energiaa ja muuttavat sen tasavirraksi.
Kuten edellä mainittiin, jokaisen aurinkopaneelin muodostavat aurinkokennot tekevät paljon työtä sähkön tuottamiseksi. Aurinkokennossa käytetään kahta piikerrosta, joista kumpikin on erityisesti käsitelty tai "seostettu" sähkökentän luomiseksi kerrosten väliseen liitoskohtaan. Tämä sähkökenttä pakottaa irralliset elektronit virtaamaan aurinkokennon läpi ja ulos piiliitoksesta, jolloin syntyy sähkövirta. Aurinkopaneeli tuottaa aurinkosähköä aurinkosähköisen vaikutuksen avulla. 2. Aurinkopaneeli tuottaa sähkövirtaa.

2. Aurinkosuuntaaja muuntaa aurinkomoduulin tuottaman tasavirran vaihtovirraksi, jota useimmat kodinkoneet käyttävät. Kun tasavirta kulkee aurinkosähkömuuttajan läpi, se muutetaan vaihtovirraksi. Invertteri voidaan varustaa myös muuntajalla, joka säätää tasa- ja vaihtovirran jännitettä.

3. Sähkö virtaa kodin läpi sähkölaitteita varten.
Aurinkosähkömuuttaja siirtää muunnetun vaihtovirran kotisi jakelupaneeliin. Sieltä sähkö leviää talosi kaikkiin pistorasioihin, joten kun laitteesi on kytkettävä pistorasiaan, sähköä on saatavilla.

4. Aurinkopaneelien tuottama ylimääräinen sähkö syötetään verkkoon.
Jos sinulla on verkkoon kytketty aurinkosähköjärjestelmä, sähköä voi virrata sekä verkkoon että verkosta ulos, ja paneelien tuottama ylimääräinen energia voi itse asiassa tuottaa sinulle rahaa. Nettomittaukseksi kutsutun politiikan ansiosta saat hyvitystä sähköverkosta, kun lähetät sähköä takaisin verkkoon, mikä tekee sähkölaskustasi halvemman.

Jos haluat säästää rahaa sähkölaskuissasi tai investoida uusiutuvaan energiaan, Maysun Solar on aurinkosähköpaneelien erikoisvalmistaja, jolla on kokemusta oikeiden paneelien toimittamisesta. Ota yhteyttä ja pyydä tarjous, jos tarvitset tarjousta.