How do solar panels work? - Richard Komp

Překladatel: Janis Romanopulos Korektor: Tomáš Kebert

The Earth intercepts a lot of solar power:

Země zachycuje velké množství sluneční energie –

173 thousand terawatts.

173 tisíc terawattů.

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

To je desettisíckrát víc energie,

než spotřebuje veškerá populace této planety.

So is it possible that one day

Je tedy možné, aby jednou

the world could be completely reliant on solar energy?

celý svět spoléhal pouze na sluneční energii?

To answer that question,

K zodpovězení této otázky musíme nejdříve prozkoumat,

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

jak solární panely mění sluneční energii na elektrickou.

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

Solární panely jsou složeny z menších částí zvaných solární články.

The most common solar cells are made from silicon,

Nejběžnější solární články jsou vyrobeny z křemíku,

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

polovodiče, který je druhým nejčastějším prvkem na Zemi.

In a solar cell,

V solárním článku

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

je křemík uložen mezi dvě vodivé vrstvy.

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

Každý atom křemíku se váže ke svým sousedům čtyřmi silnými vazbami,

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

což drží elektrony na místě, a tudíž nedovolí tok elektrického proudu.

Here's the key:

Tady je ale řešení –

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

křemíkový solární článek má dvě různé vrstvy křemíku.

An n-type silicon has extra electrons,

Křemík ve formě polovodiče typu N má elektrony navíc

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

a ve formě polovodiče typu P má místa pro elektrony – díry.

Where the two types of silicon meet,

Když se tyto dva typy dají k sobě,

electrons can wander across the p/n junction,

elektrony mohou putovat přes vzniklý PN přechod tak,

leaving a positive charge on one side

že vznikne pozitivní náboj na jedné straně

and creating negative charge on the other.

a záporný náboj na druhé.

You can think of light as the flow of tiny particles

O světlu můžete uvažovat jako o proudu drobných částic

called photons,

zvaných fotony,

shooting out from the Sun.

které vystřelují ze Slunce.

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

Když jeden z těchto fotonů zasáhne křemíkový článek s dostatečnou energií,

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

může vyrazit elektron z vazby, což zanechá díru.

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

Záporně nabitý elektron a místo kladně nabité díry

are now free to move around.

se nyní mohou volně pohybovat.

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

Nicméně kvůli elektrickému poli na PN přechodu

they'll only go one way.

se mohou pohybovat jen jedním směrem.

The electron is drawn to the n-side,

Elektron je přitahován k polovodiči typu N,

while the hole is drawn to the p-side.

kdežto díra je přitahována k polovodiči typu P.

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

Uvolněné elektrony se shromáždí v tenkých kovových vývodech na vrchu článku,

From there, they flow through an external circuit,

odkud putují skrz vnější obvod,

doing electrical work,

vykonají elektrickou práci, například rozsvítí žárovku,

like powering a lightbulb,

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

a poté se vrátí zpět skrz vodivý hliníkový plát.

Each silicon cell only puts out half a volt,

Každý křemíkový článek má napětí pouhého půl voltu,

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

ale je možné jich naskládat několik za sebou a získat větší napětí.

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

Dvanáct fotovoltaických článků stačí na nabíjení telefonu,

while it takes many modules to power an entire house.

kdežto pro napájení celého domu je potřeba několik takto zapojených článků.

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

Elektrony jsou jediná pohybující se část v solárním článku

and they all go back where they came from.

a putují vždy zpět, odkud se vzaly.

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

Nic se neopotřebovává ani nespotřebovává,

so solar cells can last for decades.

a tak mohou solární články vydržet i několik desetiletí.

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

Co nám tedy brání spoléhat pouze na solární energii?

There are political factors at play,

Ve hře jsou politické faktory,

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

nemluvě o společnostech lobujících za zachování stávajícího pořádku věcí.

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

Soustřeďme se teď ale jen na fyzikální a logistické problémy.

and the most obvious of those

Je zřejmé,

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

že solární energie není na naší planetě rovnoměrně rozprostřena.

Some areas are sunnier than others.

Některá místa jsou slunečnější než jiná.

It's also inconsistent.

Slunce též nesvítí stále stejně.

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

Méně sluneční energie je dostupné, když je zamračeno nebo v noci.

So a total reliance would require

Plně spoléhat na solární energii by tedy vyžadovalo najít efektivní způsoby,

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

jak dostat elektřinu ze slunečných míst do těch méně slunečných

and effective storage of energy.

a jak tuto energii skladovat.

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

Účinnost těchto článků je sama o sobě problémem.

If sunlight is reflected instead of absorbed,

Pokud se sluneční záření odrazí a neabsorbuje

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

nebo pokud se vyražený elektron vrátí zpět do díry bez projití obvodem,

that photon's energy is lost.

energie takového fotonu je ztracena.

The most efficient solar cell yet

Doposud nejúčinnější solární článek

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

umí převést solární energii na elektřinu pouze ze 46 %

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

a většina komerčně dostupných systémů má jen 15-20procentní účinnost.

In spite of these limitations,

Přes tyto nedostatky by i tak bylo možné

it actually would be possible

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

napájet celý svět pomocí současných technologií.

We'd need the funding to build the infrastructure

Potřebovali bychom ale zafinancovat infrastrukturu

and a good deal of space.

a mít spoustu prostoru.

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

Odhady se různí od desítek, přes stovky až po tisíce čtverečních kilometrů,

which seems like a lot,

což se může zdát příliš,

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

ale jen Saharská poušť pokrývá skoro 8 milionů čtverečních kilometrů.

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

Přičemž solární články se vylepšují, zlevňují

and are competing with electricity from the grid.

a konkurují současným elektrickým sítím.

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

Inovace jako plovoucí solární farmy mohou pak zcela změnit vzhled krajiny.

Thought experiments aside,

Když dáme všechny teorie stranou,

there's the fact that over a billion people

je tu fakt, že více než miliarda lidí

don't have access to a reliable electric grid,

nemá spolehlivý přístup k elektřině,

especially in developing countries,

a to obzvlášť v rozvojových zemích,

many of which are sunny.

z nichž mnohé mají dostatek slunce.

So in places like that,

Na takovýchto místech

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

je solární energie už nyní mnohem levnější a bezpečnější než současné alternativy

like kerosene.

jako například petrolej.

For say, Finland or Seattle, though,

Musíme ale přiznat, že Finsko nebo Seattle

effective solar energy may still be a little way off.

mají k efektivní solární elektřině ještě daleko.