אביעד ברטובמקורות אנרגיה חלופית מוצעים כהבטחה ציבורית כלכלית משתלמת כבר במשך עשרות שנים. פנלים סולאריים המותקנים על גגות ובצדי הדרכים, מסייעים להמרת אנרגיית השמש לאנרגיית חשמל, אבל איך הם עובדים?
במילים פשוטות, פנלים סולאריים פועלים באמצעות מתן אפשרות לפוטונים, או לחלקיקים של אור, להפעיל אלקטרונים ללא אטומים, ליצירת זרימה של חשמל. פנלים סולאריים מהווים יחידות רבות וקטנות יותר הנקראות תאים פוטו וולטאיים, שפירושם פשוט המרת אור השמש לחשמל. תאים רבים המקושרים יחד מרכיבים פנלים סולאריים.
כל תא פוטו וולטאי הוא "כריך" המורכב משתי פיסות חומר מוליך למחצה, ברוב המקרים סיליקון, החומר בו מבוצע שימוש במיקרואלקטרוניקה.
הסביבה תהפוך להיות מקום טוב יותר עם אנרגיה חלופית
כדי לעבוד, תאים פוטו וולטאיים צריכים להקים שדה חשמלי. בדומה לשדה מגנטי, המתרחש בשל מוטות מנוגדים, שדה חשמלי מתרחש כאשר מופרדים חיובים מנוגדים. על מנת לקבל את השדה הזה, יצרנים משלבים סיליקון עם חומרים אחרים, ונותנים לכל פיסת "כריך" מטען חשמלי חיובי או שלילי.
באופן פרטני, הם זורעים זרחן לתוך השכבה העליונה של הסיליקון, המתווסף לאלקטרונים נוספים, עם מטען שלילי, לשכבה זו. בינתיים, השכבה התחתונה מקבלת מנה של בורון, אשר התוצאות שלה הם פחות אלקטרונים או מטען חיובי. בהמשך, כאשר פוטון של אור שמש דוחף אלקטרון חופשי, השדה החשמלי דוחף את האלקטרון אל מחוץ לצומת הסיליקון.
אנרגיה חלופית עובדת כמו חשמל, אם לא טוב יותר
מספר מרכיבים אחרים של התא ממירים את האלקטרונים האלו לכוח שמיש. פנלים סולאריים המותקנים על צדי התא אוספים את האלקטרונים ומעבירים אותם אל חוטים. בשלב זה, האלקטרונים יכולים לזרוח כמו כל מקור אחר של חשמל.
לאחרונה, חוקרים יצרו תאים סולאריים גמישים בעובי של 1.3 מיקרון בלבד, שהוא דק יותר מהעובי של שערה אנושית, וקל פי עשרים מנייר משרדי אחד. התאים כל כך קלים, עד שהם יכולים לשבת על גבי בועת סבון, ועדיין לייצר אנרגיה ביעילות כמו תאים סולאריים מבוססי זכוכית.
נתונים אלו התפרסמו במחקר שפורסם בשנת 2016 בכתב העת Organic Electronics. פנלים סולאריים הם קלים וגמישים יותר, ויכולים להשתלב בארכיטקטורה תעשייתית, בטכנולוגיית חלל או אפילו באלקטרוניקה ביתית.
סוגים נוספים של טכנולוגיית אנרגיה סולארית
קיימים סוגים אחרים של טכנולוגיית אנרגיה סולרית, כולל אנרגיה סולארית תרמית, או אנרגיה סולארית מרוכזת, שפועלת בצורה שונה מאשר פנלים סולאריים פוטו וולטאיים, אך הם רותמים את כוח השמש על מנת ליצור חשמל או לחמם מים או אוויר.
חלק מהסיווגים של הטכנולוגיה הסולארית כוללים רכיבים פעילים, פסיביים, ישירים ועקיפים. מערכות סולאריות אקטיביות משתמשות במרכיבים חשמליים ומכניים כגון מנגנוני מעקב, משאבות ומאווררים, על מנת לעבד את אור השמש לפלט שמיש כגון חימום, תאורה או חשמל.
מערכות סולאריות פסיביות משתמשות בשיטות שליטה שאינן מכניות, להמרת והפצת אור השמש לתפוקות שמישות כגון חימום, תאורה, קירור או אוורור.