太阳能如何工作 |光伏电池会耗尽电子吗?

太阳能如何工作 |光伏电池会耗尽电子吗?

太阳能如何工作 |光伏电池会耗尽电子吗?

太阳能如何工作”系列的第一部分得到了一些很好的回应,但我们得到的一个问题非常好,我觉得我们必须写下答案。所以,在我们开始第 2 部分之前,我想回答蒂姆的一个很好的问题,“为什么光伏模块中的硅不会耗尽电子?当阳光照射到面板上时,似乎有源源不断的电子被释放出来。”

太好了,对吧?

问题集中在光电效应上,我粗鲁地描述如下:

这种“光伏”或“光电效应”发生在原子水平上。这意味着当一个超微小的光子以正确的方式撞击一个原子时,原子会吸收一个光子并释放(或“脱落”)一个电子。电子的运动是——你猜对了!——电

蒂姆抓到的东西是有道理的。如果“绕”原子运行的电子数量有限——我们都在温特沃斯女士的 8 年级物理科学课上学到了这一点,对吧?——光伏电池最终不会耗尽电子来脱落吗?

最简洁的答案是不。

较长的答案可以通过两种方式回答。第一种方法是解释有“自由电子”在外面漫游,它们没有束缚在原子核上。当一个原子脱落一个带负电的电子时,没有电子的原子会留下一个正电荷。而且,因为“相反吸引”是一个非常真实的东西,带正电的原子(称为“阳离子”)然后会吸引一个自由电子以返回其最稳定的状态:电中性。

现在,“因为:自由电子”对于大多数人来说可能是一个可以接受的答案——而且,不要误会我的意思,这是一个真实的答案——它不是这个问题的最佳答案。

最好的答案与电路有关。具体来说,闭路。

“那么,”你可能会问,“什么是电路?”

简单来说,电路是电流可以围绕其流动的完整路径。它必须包括一个电源(例如:电池,或者在我们的例子中,一个光伏电池),以及可以让电流轻松通过的导电材料(“导体”)。然后将导体连接到电源的正极和负极(端子),电子可以开始流动。你见过的每个电路(有效的)都是这样构建的:作为一个循环。

这是不列颠百科全书中的两个简单示例(谁知道仍然是一件事!?)。

太阳能如何工作 |光伏电池会耗尽电子吗?

当回路“打开”(灯关闭)时,没有电流流动。当回路“闭合”(灯打开)时,电流就会流动。灯泡亮。演讲者发言。汽车自动驾驶(?)。等等。

当我将其应用于太阳能概念时,请记住所有这些。正如我们在第 1 部分中所讨论的,我们所说的“太阳能”实际上是带负电的电子被经过的光粒子(或“光子”)从原子中击出,但电子不只是放大到太空中(通常)。它以与电池中的电子相同的方式穿过导体。

正如我对蒂姆所说,“要发挥作用,太阳能电池必须是更大的电力回路(电路)的一部分。想象一个带有+和-的电池电路,电子从负极“流出”并“流入”到正极,因此离开原子的一个电子使其带正电,因此它将吸引一个自由电子(带负电),它有效地填补了移动留下的“洞”。然后一个光子进来并将其击倒,等等等等。电子留在电路中,来自太阳光的能量推动它们前进。

如果这对您有意义:huzzah!

如果您仍然需要一些视觉帮助,下面这张来自 Mammoth Memory 的图形很好地说明了单个电子在电路中的运动。当你看它时,试着记住它在图形的两端是同一个电池

太阳能如何工作 |光伏电池会耗尽电子吗?

知道了?伟大的!现在我们可以继续第 2 部分,关于 realz。

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