How do solar panels work? - Richard Komp

Translator: Eduard Ferré Reviewer: Anna Comas-Quinn

The Earth intercepts a lot of solar power:

La Terra capta molta energia solar:

173 thousand terawatts.

173 000 terawatts.

That's ten thousand times more power than the planet's population uses.

És 10 000 vegades més energia que la utilitzada per la població del planeta.

So is it possible that one day

És possible que un dia

the world could be completely reliant on solar energy?

el món pugui dependre completament de l'energia solar?

To answer that question,

Per contestar aquesta pregunta,

we first need to examine how solar panels convert solar energy to electrical energy.

primer hem d'examinar com els panells solars

converteixen l'energia solar en energia elèctrica.

Solar panels are made up of smaller units called solar cells.

Els panells solars es componen d'unes unitats més petites

anomenades cel·les solars.

The most common solar cells are made from silicon,

Les cel·les solars més habituals estan fetes de silici,

a semiconductor that is the second most abundant element on Earth.

un semiconductor que és el segon element més abundant a la Terra.

In a solar cell,

En una cel·la solar,

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

el silici cristal·lí s'intercala entre les capes conductores.

Each silicon atom is connected to its neighbors by four strong bonds,

Cada àtom de silici està connectat als seus veïns per quatre enllaços forts,

which keep the electrons in place so no current can flow.

que mantenen els electrons al seu lloc, perquè el corrent no pugui fluir.

Here's the key:

Aquí està la clau:

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

una cel·la solar de silici utilitza dues capes diferents de silici.

An n-type silicon has extra electrons,

Una de silici tipus n té electrons addicionals,

and p-type silicon has extra spaces for electrons, called holes.

i la de tipus p té espais addicionals per als electrons, anomenats forats.

Where the two types of silicon meet,

Quan els dos tipus es troben,

electrons can wander across the p/n junction,

els electrons poden passar a través de la unió p/n,

leaving a positive charge on one side

deixant una càrrega positiva en un costat

and creating negative charge on the other.

i creant una càrrega negativa a l'altre.

You can think of light as the flow of tiny particles

Imaginem-nos la llum com el flux de partícules diminutes

called photons,

anomenats fotons,

shooting out from the Sun.

disparats des del Sol.

When one of these photons strikes the silicon cell with enough energy,

Quan un d'aquests fotons colpeja en la cel·la de silici amb suficient energia,

it can knock an electron from its bond, leaving a hole.

pot arrancar un electró del seu enllaç, deixant un forat.

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

L'electró de càrrega negativa i la ubicació del forat de càrrega positiva

are now free to move around.

ara es poden moure.

But because of the electric field at the p/n junction,

Però a causa del camp elèctric en la unió p/n,

they'll only go one way.

només es mouran en una direcció.

The electron is drawn to the n-side,

L'electró és atret al costat n,

while the hole is drawn to the p-side.

mentre que el forat és atret al costat p.

The mobile electrons are collected by thin metal fingers at the top of the cell.

Els electrons mòbils són recollits per dits metàl·lics prims

en la part superior de la cel·la.

From there, they flow through an external circuit,

Des d'allí, flueixen a través d'un circuit extern,

doing electrical work,

realitzant treball elèctric,

like powering a lightbulb,

com encendre una bombeta,

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

abans de tornar per la capa d'alumini conductora en la part posterior.

Each silicon cell only puts out half a volt,

Cada cel·la de silici només produeix la meitat d'un volt,

but you can string them together in modules to get more power.

però es poden connectar juntes en mòduls per obtenir més energia.

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

Amb 12 cel·les fotovoltaiques es pot carregar un telèfon mòbil,

while it takes many modules to power an entire house.

mentre que calen molts mòduls per alimentar una casa sencera.

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

Els electrons són les úniques parts mòbils en una cel·la solar,

and they all go back where they came from.

i tots tornen al seu origen.

There's nothing to get worn out or used up,

No hi ha res que es desgasti o s'esgoti,

so solar cells can last for decades.

així que les cel·les solars poden durar dècades.

So what's stopping us from being completely reliant on solar power?

Llavors, què ens impedeix dependre completament de l'energia solar?

There are political factors at play,

Hi ha factors polítics en joc,

not to mention businesses that lobby to maintain the status quo.

per no dir empreses que pressionen per mantenir l'statu quo.

But for now, let's focus on the physical and logistical challenges,

Però per ara, centrem-nos en els reptes físics i logístics,

and the most obvious of those

i el més obvi d'aquests

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

és que l'energia solar es distribueix de manera desigual en tot el planeta.

Some areas are sunnier than others.

Algunes zones són més assolellades que altres.

It's also inconsistent.

També és inconsistent.

Less solar energy is available on cloudy days or at night.

Hi ha menys energia solar disponible en dies ennuvolats o a la nit.

So a total reliance would require

Una dependència total necessitaria

efficient ways to get electricity from sunny spots to cloudy ones,

formes eficients de portar electricitat dels llocs assolellats als ennuvolats,

and effective storage of energy.

i un emmagatzematge eficaç d'energia.

The efficiency of the cell itself is a challenge, too.

L'eficiència de la pròpia cel·la és un repte, també.

If sunlight is reflected instead of absorbed,

Si la llum del Sol es reflecteix en lloc d'absorbir-se,

or if dislodged electrons fall back into a hole before going through the circuit,

o si els electrons despresos cauen en un forat abans de passar pel circuit,

that photon's energy is lost.

l'energia del fotó es perd.

The most efficient solar cell yet

La cel·la solar més eficient

still only converts 46% of the available sunlight to electricity,

encara només converteix el 46% de la llum solar disponible en electricitat,

and most commercial systems are currently 15-20% efficient.

i la majoria dels sistemes comercials són actualment un 15-20% eficients.

In spite of these limitations,

Tot i aquestes limitacions,

it actually would be possible

en realitat seria possible

to power the entire world with today's solar technology.

proporcionar energia al món sencer amb la tecnologia solar d'avui.

We'd need the funding to build the infrastructure

Necessitaríem finançament per construir la infraestructura

and a good deal of space.

i una bona quantitat d'espai.

Estimates range from tens to hundreds of thousands of square miles,

Les estimacions van des de desenes a centenars de milers de km quadrats,

which seems like a lot,

que sembla molt,

but the Sahara Desert alone is over 3 million square miles in area.

però només el desert del Sàhara té quasi 8 milions de km quadrats.

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

Mentrestant, les cel·les solars cada vegada són millors, més barates,

and are competing with electricity from the grid.

i competeixen amb l'electricitat de la xarxa.

And innovations, like floating solar farms, may change the landscape entirely.

Innovacions com els parcs solars flotants poden canviar el panorama per complet.

Thought experiments aside,

Experiments mentals a part,

there's the fact that over a billion people

hi ha el fet que més de mil milions de persones

don't have access to a reliable electric grid,

no tenen accés a una xarxa elèctrica fiable,

especially in developing countries,

especialment en els països en via de desenvolupament,

many of which are sunny.

molts dels quals són assolellats.

So in places like that,

En llocs com aquests,

solar energy is already much cheaper and safer than available alternatives,

l'energia solar és més barata i segura que les alternatives disponibles,

like kerosene.

com el querosè.

For say, Finland or Seattle, though,

No obstant això, a Finlàndia o Seattle, per exemple

effective solar energy may still be a little way off.

l'energia solar eficaç encara pot estar una mica lluny.