የፀሐይ ሴሎች በእርግጥ የፀሐይ መከላከያ ናቸው?

የፀሐይ ሴሎች በፎቶቮልታይክ ተጽእኖ አማካኝነት የፀሐይ ብርሃንን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ለመቀየር ሴሚኮንዳክተሮችን የሚጠቀሙ ሜካኒካዊ ያልሆኑ መሳሪያዎች ናቸው። ሰዎች የፀሐይ ሴሎች በኃይለኛ የፀሐይ ብርሃን ስር እንደሚያድጉ ያስቡ ይሆናል፣ ግን በእርግጥ እንደዚያ ነው?

የሰው ልጅ ለረጅም ጊዜ የፀሐይ ኃይልን ሲጠቀም ቆይቷል፣ ይህንን ኃይል ለመቀየር ሦስት ዋና ዋና መንገዶች አሉት፤ እነሱም የፎቶቮልታይክ ልወጣ፣ የፎቶተርማል ልወጣ እና የፎቶኬሚካል ልወጣ ናቸው። የፀሐይ ብርሃንን ወደ ኤሌክትሪክ የሚቀይረው የፎቶቮልታይክ (PV) የኃይል ማመንጫ በጣም ውጤታማ ከሆኑ የፀሐይ ኃይል አጠቃቀሞች አንዱ ነው።

የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ለመጀመሪያ ጊዜ የታየው በ1839 በፈረንሳዊው ሳይንቲስት ኤድመንድ ቤኬሬል ሲሆን ብርሃን ሴሚኮንዳክተርን ሲመታ የኤሌክትሪክ አቅም ማመንጨትን ያመለክታል። በኋላ ላይ አንስታይን ይህንን ውጤት የኳንተም የብርሃን ቲዎሪ በመጠቀም አስረድቷል፣ ይህም በ1921 የፊዚክስ የኖቤል ሽልማትን አሸንፏል።

ብርሃን አንድን ነጠላ መሪ ሲመታ ከሚከሰተው የፎቶኤሌክትሪክ ውጤት በተለየ መልኩ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ የሚከሰተው በሁለት ሴሚኮንዳክተር ሳህኖች መካከል ባለው ድንበር ላይ ነው። በሽቦ ሲገናኝ፣ ይህ ድንበር የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራል፣ ይህም ጅረት እንዲፈስ ያስችለዋል።

ታዲያ የፀሐይ ሴሎች የፀሐይ ብርሃንን ወደ ኤሌክትሪክ እንዴት ይለውጣሉ? የፀሐይ ብርሃን ሰፊ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ነው። የፀሐይ ሴልን ሲመታ ጨረሩ ሊንጸባረቅ፣ ሊዋጥ ወይም ሊያልፍ ይችላል። የተዋጠ ጨረር ብቻ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ይቀየራል።

በሲሊኮን ላይ ለተመሰረቱ ሴሚኮንዳክተሮች፣ ኤሌክትሮን ከአቶሙ እንዲላቀቅ 1.11 ኤሌክትሮን ቮልት (eV) ኃይል ያስፈልጋል። ከዚህ ገደብ በላይ ኃይል ያላቸው ፎቶኖች ብቻ ኤሌክትሪክ ማመንጨት ይችላሉ። ሆኖም፣ ከከፍተኛ ኃይል ፎቶኖች የሚገኘው ትርፍ ኃይል እንደ ሙቀት ይጠፋል፣ ይህም የፀሐይ ፓነልን ለማሞቅ አስተዋጽኦ ያደርጋል፣ ይህም የሙቀት መጠኑን ከከባቢ አየር በላይ ሊያሳድግ ይችላል።

ከታዋቂ እምነት በተቃራኒ፣ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የፀሐይ ሴሎች የፀሐይ ብርሃን ቢያስፈልጋቸውም ቀዝቃዛ አካባቢዎችን ይመርጣሉ። የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ የፀሐይ ፓነሎች ተመሳሳይ መጠን ያለው የፀሐይ ብርሃን ቢያገኙም አነስተኛ ኃይል ያመነጫሉ።

ከፍተኛ የሙቀት መጠኖች በዋናነት ክፍት-ዑደት ቮልቴጅን (ምንም ጅረት በማይፈስበት ጊዜ ቮልቴጅን) ይቀንሳሉ፣ ምንም እንኳን የአጭር-ዑደት ጅረት (ሴሉ አጭር-ዑደት በሚሆንበት ጊዜ ያለው ጅረት) በአንጻራዊነት የተረጋጋ ሆኖ ቢቆይም። ይህ ማለት ከፍተኛ የሙቀት መጠኖች ዝቅተኛ ቅልጥፍና እና የውጤት ኃይል መቀነስ ያስከትላሉ ማለት ነው።

የፀሐይ ሴሎች በተለምዶ የሚፈተኑት በመደበኛ የሙቀት መጠን 25°ሴ (77°ፋ) ነው። የፓነሉ የሙቀት መጠን 60°ሴ (140°ፋ) ወይም ከዚያ በላይ ሲደርስ የኃይል ውፅዓቱ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል። በእያንዳንዱ የሙቀት መጠን ጭማሪ፣ የአጭር-ዑደት ጅረት በ0.04% ብቻ ይጨምራል፣ ክፍት-ዑደት ቮልቴጅ ደግሞ በ0.4% ይቀንሳል።

በበጋ ወቅት ውጤታማነቱ ቢቀንስም፣ በዚህ ወቅት የፀሐይ ብርሃን በብዛት ከሌሎች ወቅቶች ጋር ሲነጻጸር አሁንም ከፍተኛ የሆነ አጠቃላይ የኃይል ምርት ያስገኛል።