How do solar panels work? - Richard Komp

Μετάφραση: Ioannis Papacheimonas Επιμέλεια: Chryssa Takahashi

The Earth intercepts a lot of solar power:

Η Γη δέχεται πολύ ηλιακή ενέργεια:

173 thousand terawatts.

173 χιλιάδες τεραβάτ.

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

10.000 φορές περισσότερη ενέργεια απ' όση χρησιμοποιεί ο πληθυσμός του πλανήτη.

So is it possible that one day

Είναι λοιπόν δυνατόν κάποτε

the world could be completely reliant on solar energy?

να βασιζόμαστε αποκλειστικά στην ηλιακή ενέργεια;

To answer that question,

Για να το απαντήσουμε,

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

θα εξετάσουμε πώς οι συλλέκτες μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

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

Οι ηλιακοί συλλέκτες φτιάχνονται από μικρότερες μονάδες, τα ηλιακά κελιά.

The most common solar cells are made from silicon,

Τα πιο κοινά ηλιακά κελιά είναι φτιαγμένα από πυρίτιο,

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

έναν ημιαγωγό που είναι το δεύτερο πιο κοινό στοιχείο στη Γη.

In a solar cell,

Σε ένα ηλιακό κελί,

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

τοποθετείται κρυσταλλικό πυρίτιο μεταξύ αγώγιμων στρωμάτων.

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

Κάθε άτομο πυριτίου συνδέεται με τα άλλα με τέσσερις ισχυρούς δεσμούς,

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

που κρατάνε τα ηλεκτρόνια ώστε να μην μπορεί να περάσει ρεύμα.

Here's the key:

Να το κλειδί:

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

ένα ηλιακό κελί πυρίτιου χρησιμοποιεί δύο διαφορετικά στρώματα πυριτίου.

An n-type silicon has extra electrons,

Το πυρίτιο τύπου Ν έχει παραπάνω ηλεκτρόνια,

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

και ένα τύπου Ρ έχει επιπλέον θέσεις για ηλεκτρόνια, τις τρύπες.

Where the two types of silicon meet,

Εκεί που συναντιούνται οι δύο τύποι,

electrons can wander across the p/n junction,

τα ηλεκτρόνια περιπλανώνται στη σύνδεση Ρ/Ν,

leaving a positive charge on one side

και αφήνουν ένα θετικό φορτίο στη μία πλευρά

and creating negative charge on the other.

και ένα αρνητικό φορτίο στην άλλη.

You can think of light as the flow of tiny particles

Σκεφτείτε το φως ως το ρεύμα μικροσκοπικών σωματιδίων,

called photons,

των φωτονίων,

shooting out from the Sun.

που εκτοξεύονται από τον Ήλιο.

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

Όταν ένα φωτόνιο χτυπάει το κελί πυριτίου με αρκετή ενέργεια,

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

βγάζει ένα ηλεκτρόνιο από το άτομό του, αφήνοντας μια τρύπα.

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

Το αρνητικό ηλεκτρόνιο και η θέση της θετικά φορτισμένης τρύπας

are now free to move around.

είναι τώρα ελεύθερα να κινηθούν.

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

Αλλά λόγω του ηλεκτρικού πεδίου στη σύνδεση Ρ/Ν,

they'll only go one way.

θα πάνε μόνο προς μία κατεύθυνση.

The electron is drawn to the n-side,

Το ηλεκτρόνιο έλκεται στην πλευρά Ν;

while the hole is drawn to the p-side.

ενώ η τρύπα στην Ρ.

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

Τα κινούμενα ηλεκτρόνια συλλέγονται από λεπτά μεταλλικά δάκτυλα στην κορυφή.

From there, they flow through an external circuit,

Από εκεί, κινούνται σε ένα εξωτερικό κύκλωμα,

doing electrical work,

κάνοντας ηλεκτρικές αντιδράσεις,

like powering a lightbulb,

όπως το να ανάβουν μια λάμπα,

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

πριν επιστρέψουν μέσω του αγώγιμου φύλλου αλουμινίου.

Each silicon cell only puts out half a volt,

Κάθε κελί πυριτίου παράγει μόνο μισό βολτ,

αλλά μπορούμε να τα βάλουμε σε συστοιχίες για να πάρουμε περισσότερη ενέργεια.

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

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

Δώδεκα φωτοβολταϊκά κελιά είναι αρκετά για να φορτίσουν ένα κινητό,

while it takes many modules to power an entire house.

ενώ χρειάζονται πολλά για να δώσουν ρεύμα σε ένα σπίτι.

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

Τα ηλεκτρόνια είναι τα μόνα κινητά μέρη ενός ηλιακού κελιού,

and they all go back where they came from.

και επιστρέφουν όλα στην αρχική θέση τους.

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

Δεν υπάρχει οποιαδήποτε φθορά,

so solar cells can last for decades.

έτσι τα ηλιακά κελιά αντέχουν δεκαετίες.

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

Τι μας εμποδίζει λοιπόν από το να βασιστούμε εντελώς στην ηλιακή ενέργεια;

There are political factors at play,

Υπάρχουν πολιτικοί παράγοντες,

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

για να μην αναφέρω τις εταιρείες που θέλουν να διατηρήσουν το status quo.

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

Για τώρα, ας συγκεντρωθούμε στα προβλήματα ύλης και μεταφοράς,

and the most obvious of those

και το προφανέστερο

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

είναι ότι η ηλιακή ενέργεια μοιράζεται άνισα στον πλανήτη.

Some areas are sunnier than others.

Κάποιες περιοχές είναι πιο ηλιόλουστες από άλλες.

It's also inconsistent.

Επίσης δεν έχει σταθερή ροή.

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

Τη νύχτα ή σε συννεφιασμένες μέρες είναι διαθέσιμη λιγότερη ηλιακή ενέργεια.

So a total reliance would require

Η πλήρης εξάρτηση λοιπόν θα χρειαζόταν

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

αποτελεσματικούς τρόπους μεταφοράς ηλεκτρισμού από περιοχή σε περιοχή,

and effective storage of energy.

και δυνατότητα αποθήκευσης της ενέργειας αυτής.

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

Η αποτελεσματικότητα του ίδιου του κελιού είναι επίσης μια πρόκληση.

If sunlight is reflected instead of absorbed,

Αν το ηλιακό φως αντανακλάται αντί να απορροφάται,

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

ή τα ηλεκτρόνια πέφτουν μέσα στις τρύπες πριν διατρέξουν το κύκλωμα,

that photon's energy is lost.

η ενέργεια του φωτονίου χάνεται.

The most efficient solar cell yet

Ακόμη και το πιο αποτελεσματικό ηλιακό κελί σήμερα

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

μετατρέπει μόνο το 46% του φωτός σε ηλεκτρισμό,

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

και τα περισσότερα εμπορικά συστήματα μετατρέπουν το 15-20%.

In spite of these limitations,

Παρά τους περιορισμούς,

it actually would be possible

θα ήταν δυνατόν

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

να τροφοδοτήσουμε όλο τον κόσμο με τη σημερινή ηλιακή τεχνολογία.

We'd need the funding to build the infrastructure

Θα χρειαζόμασταν τα χρήματα για τις υποδομές

and a good deal of space.

και πολύ κενό χώρο.

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

Υπολογίζεται ότι χρειάζονται από δεκάδες ως εκατοντάδες χιλιάδες τετραγωνικά μίλια,

which seems like a lot,

που φαίνεται πολύ,

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

αλλά η Σαχάρα από μόνη της έχει 3 εκατομμύρια τετραγωνικά μίλια έκταση.

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

Εν τω μεταξύ, τα ηλιακά κελιά γίνονται καλύτερα, φτηνότερα

and are competing with electricity from the grid.

και ανταγωνίζονται τον ηλεκτρισμό από το δίκτυο.

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

Καινοτομίες, όπως οι πλωτές ηλιακές φάρμες ίσως αλλάξουν το τοπίο του εδάφους.

Thought experiments aside,

Πέρα από τα πειράματα σκέψης,

there's the fact that over a billion people

είναι γεγονός ότι πάνω από ένα δισεκατομμύριο άνθρωποι

don't have access to a reliable electric grid,

δεν έχουν πρόσβαση σε ένα αξιόπιστο ηλεκτρικό δίκτυο,

especially in developing countries,

ειδικά στις αναπτυσσόμενες χώρες,

many of which are sunny.

πολλές από τις οποίες είναι ηλιόλουστες.

So in places like that,

Σε μέρη σαν και αυτά,

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

η ηλιακή ενέργεια είναι ήδη φτηνότερη και ασφαλέστερη από τις εναλλακτικές,

like kerosene.

όπως η κηροζίνη.

For say, Finland or Seattle, though,

Για τη Φινλανδία ή το Σιάτλ όμως,

effective solar energy may still be a little way off.

η αποτελεσματική ηλιακή ενέργεια μπορεί να μην είναι ακόμη εφικτή.