How do solar panels work? - Richard Komp

Translator: Tun Lin Aung + 1 Reviewer: sann tint

The Earth intercepts a lot of solar power:

ကမ္ဘာမြေသည် နေစွမ်းအင်ကို အမြောက်အများကို လက်ခံလျက်ရှိသည်မှာ

173 thousand terawatts.

တီရာဝပ် ပေါင်း ၁.၇၃ သန်း အထိဖြစ်ပါတယ်

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

ထိုပမာဏသည် ကမ္ဘာ့လူသားထုတရပ်လုံး အသုံးပြုသည်ထက် အဆ ၁ သိန်းပိုပါတယ်

So is it possible that one day

ဒီတော့ ကမ္ဘာဟာ နေစွမ်းအင်အပေါ်

the world could be completely reliant on solar energy?

လုံး၀ မှီခိုအားထားသွားနိုင်ဖို့ဆိုတာ တနေ့နေ့မှာ ဖြစ်လာနိုင်ပါ့မလား

To answer that question,

ဒီမေးခွန်းကို ဖြေဖို့..

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

ဆိုလာပြားတွေက နေစွမ်းအင်ကို လျှပ်စစ်စွမ်း အင်သို့ ပြောင်းပုံကို အရင်လေ့လာဖို့လိုတယ်

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

ဆိုလာပြားတွေကို ဆိုလာဆဲလ်..လို့ခေါ်တဲ့ ပိုသေးငယ်တဲ့ ယူနစ်တွေနဲ့ ပြုလုပ်ထားပြီး

The most common solar cells are made from silicon,

ဆိုလာဆဲလ် အများစုကိုတော့ မြေပေါ်မှာ ဒုတိယအကြွယ်၀ဆုံးဖြစ်တဲ့

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

တပိုင်းလျှပ်ကူး အမျိုးအစားဖြစ်တဲ့ စီလီကွန်မှ ပြုလုပ်ပါတယ်

In a solar cell,

ဆိုလာဆဲလ် တစ်ခုထဲမှာ

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

စီလီကွန်ပုံဆောင်ခဲကို လျှပ်ကူးလွှာနှစ်ချပ် ကြားမှာ ညှပ်ထည့်ထားပါတယ်

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

စီလီကွန် အက်တမ်တစ်လုံးစီက အနီးအပါးက အခြားအက်တမ်လေးလုံးနဲ့ ချိတ်ဆက်လျက်

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

အီလက်ထရွန်တွေကို လျှပ်စစ်မစီးဖို့ နေသားတကျ ထိန်းသိမ်းပါတယ်

Here's the key:

အဓိကသော့ချက်က ဒီမှာပါ..

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

စီလီကွန် ဆိုလာဆဲလ် တစ်ခုဟာ ကွဲပြားတဲ့ ဆီလီကွန် နှစ်လွှာကို အသုံးပြုထားပါတယ်

An n-type silicon has extra electrons,

n-type စီလီကွန်တစ်ခုမှာ၊ အီလက်ထရွန်တွေ ပိုလျှံလျက်ရှိပြီး

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

p-type စီလီကွန်မှာ၊ အီလက်ထရွန်တွေအတွက် နေရာလွတ်တွေ ခေါ် hole တွေ ပိုလျှံပါတယ်

Where the two types of silicon meet,

ဆီလီကွန် နှစ်မျိုး ဆုံမိတဲ့နေရာမှာ

electrons can wander across the p/n junction,

အီလက်ထရွန်တွေက p-n အဆက် ကိုဖြတ်ကာ ဦးတည်ရာမဲ့သွားရင်း

leaving a positive charge on one side

အပေါင်း လျှပ်စစ်ကို တဖက်မှာ ချန်လျက်

and creating negative charge on the other.

အနုတ်လျှပ်စစ်ကို အခြားဘက်မှာ ဖန်တီးကြပါတယ်

You can think of light as the flow of tiny particles

သင့်အနေနဲ့.. အလင်းကို နေမှပစ်လွှတ်လိုက်တဲ့

called photons,

ဖိုတွန် ခေါ် အလွန်သေးငယ်တဲ့

shooting out from the Sun.

အမှုန်တွေရဲ့စီဆင်းမှုအဖြစ် ယူဆနိုင်ပါတယ်

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

အဲဒီ ဖိုတွန်တွေအနက်တစ်လုံးက စီလီကွန်ကို အင်ပြည့်အားပြည့်နဲ့ ရိုက်ခတ်လိုက်တဲ့အခါ

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

စီလီကွန်ရဲ့ နှောင်တည်းမှုမှ အီလက်ထရွန်ကို ဆွဲထုတ်သွားနိုင်ပါတယ်

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

အနုတ်လျှပ်စစ်ဆောင်တဲ့ အီလက်ထရွန်နဲ့ အပေါင်းလျှပ်စစ်ဆောင်တဲ့ hole တို့

are now free to move around.

အခုဆို ဟိုဟိုဒီဒီကို လွတ်လွတ်လပ်လပ် သွားကြပါပြီ

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

ဒါပေမဲ့ p-n အဆက်ရှိ လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကြောင့်

they'll only go one way.

၎င်းတို့သည် တစ်လမ်းမောင်းသာ သွားပါလိမ့်မယ်

The electron is drawn to the n-side,

အီလက်ထရွန်ကိုတော့ n ဘက်သို့ ဆွဲလိုက်ပြီး

while the hole is drawn to the p-side.

hole ကို p ဘက်သို့ ဆွဲလိုက်ပါတယ်

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

ရွှေ့လျားနိုင်တဲ့ အီလက်ထရွန်ကို ဆဲလ်ရဲ့ အပေါ်ဘက်ရှိ သတ္ထုချောင်းများက စုစည်းပါတယ်

From there, they flow through an external circuit,

ထိုမှတဆင့် ၎င်းတို့သည် ပြင်ပ ပတ်လမ်းကို ဖြတ်စီးရင်း

doing electrical work,

လျှပ်စစ်ဆိုင်ရာအလုပ်ကို မီးလုံးမှာ

like powering a lightbulb,

မီး အလင်းပေးသလို လုပ်နေကြသည်မှာ

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

ကျောဖက်က အလူမီနီယံ လျှပ်ကူးပြားထံ ပြန်ဖြတ် မသွားခင်အထိပါပဲ

Each silicon cell only puts out half a volt,

ဆီလီကွန် ဆဲလ်တစ်ခုစီက ဗို့ အား တဝက်သာ ထုတ်ပေမဲ့

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

ပါဝါပိုကောင်းဖို့ ၎င်းတို့ကို အတန်း၊ အကန့်အလိုက် တွဲထားနိုင်ပါတယ်

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

နေရောင်ခံပြား ၁၂ ချပ်က ဆလ်ဖုန်းတစ်လုံး အားသွင်းဖို့ လောက်ငှပေမဲ့

while it takes many modules to power an entire house.

တအိမ်လုံးကို ပါဝါပေးဖို့တော့ အချပ် အတွဲပေါင်းများစွာ လိုပါတယ်

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

ဆိုလာဆဲလ်က အီလက်ထရွန်တွေဟာ ရွှေ့လျားတဲ့ အစိတ်အပိုင်းမျှသာဖြစ်လို့

and they all go back where they came from.

၎င်းတို့အားလုံးဟာ ဒုံရင်းအရပ်ဆီ ပြန်ရောက်သွားပါတယ်

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

ကုန်သွား ခမ်းသွားတာမျိုး ဘာမှ မရှိပါဘူး

so solar cells can last for decades.

ဒီတော့ ဆိုလာဆဲလ်တွေက ဆယ်စုနှစ်ပေါင်းများစွာ တာရှည်ခံပါတယ်

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

ဒီလိုဆို နေစွမ်းအင်အပေါ် လုံး၀ မှီခိုဖို့ ကျုပ်တို့ကို ဘယ်အရာက ဟန့်တားထားပါသလဲ

There are political factors at play,

နိုင်ငံရေးဆိုင်ရာ အကြောင်းတရားတွေ ပါဝင်ပါတယ်

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

နဂိုအတိုင်း ဆက်ထားဖို့ လော်ဘီလုပ်တဲ့ စီးပွားရေးတွေကတော့ ဖော်ထုတ်မပြပါဘူး

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

အခုဒီမှာတော့ ရုပ်ပိုင်းနဲ့ ပို့ဆောင်ရေး အပိုင်း စိန်ခေါ်မှုတွေကို အာရုံစိုက်ကြစို့

and the most obvious of those

အဲဒီမှာ အသိသာ အထင်ရှားဆုံးက

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

နေစွမ်းအင်ဟာ ကမ္ဘာတဝမ်းကို မညီမမျှ ဖြန့်ကျက်ထားခြင်း ဖြစ်ပါတယ်

Some areas are sunnier than others.

အချို့နေရာတွေက တခြားနေရာတွေထက် နေရောင်ပိုရပါတယ်

It's also inconsistent.

ဒါကလည်း ပုံမှန်မရှိပါဘူး

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

မိုးအုံ့တဲ့နေ့ သို့မဟုတ် ညဘက်တွေမှာတော့ ရရှိနိုင်တဲ့ နေစွမ်းအင်ဟာ ပိုနည်းမှာပါ

So a total reliance would require

ဒီတော့ နေစွမ်းအင်ကို အပြည့်အ၀ အားထားနိုင်ဖို့ဆိုတာ

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

လျှပ်စစ်ကို နေသာတဲ့အရပ်မှ တိမ်ထူရာအရပ်ထံ စွမ်းရည်ပြည့်ပို့တဲ့ နည်းလမ်းတွေနဲ့

and effective storage of energy.

ထိရောက်တဲ့ စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုဖြစ်ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်

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

ဆဲလ်ကိုယ်တိုင်ရဲ့ စွမ်းဆောင်ရည်ကလည်း စိန်ခေါ်မှုတစ်ခု ဖြစ်နေပါသေးတယ်

If sunlight is reflected instead of absorbed,

နေရောင်ကို စုပ်ယူမှုအစား အလင်းပြန်မယ် ဒါမှမဟုတ်

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

ပတ်လမ်းကနေ မသွားခင် ပြုတ်ထွက်သွားတဲ့ အီလက်ထရွန်ဟာ hole ထဲကို ပြန်ကျမယ်ဆိုရင်..

that photon's energy is lost.

ဒါဟာ ဖိုတွန်ရဲ့ စွမ်းအင် ဆုံးရှုံးတာပါပဲ

The most efficient solar cell yet

စွမ်းဆောင်ရည် အကောင်းဆုံး ဆဲလ်သည်ပင်

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

ရရှိတဲ့ နေရောင်ရဲ့ ၄၆%ကိုသာ လျှပ်စစ်အဖြစ် ပြောင်းပါသေးတယ်

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

စျေးကွက်ထဲက အများစုက အမြင့်ဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်က ၁၅ - ၂၀% ပါပဲ

In spite of these limitations,

ဒီ ကန့်သတ်ချက်တွေ ရှိပေမဲ့

it actually would be possible

တကယ်တော့ ဒီနေ့ခေတ်ရဲ့

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

ဆိုလာနည်းပညာက တကမ္ဘာလုံးကို ပါဝါပေးဖို့ ဖြစ်နိုင်ပါတယ်

We'd need the funding to build the infrastructure

နေရာလွတ်များစွာနဲ့ အခြေခံအဆောက်အအုံတွေ

and a good deal of space.

တည်ဆောက်ဖို့ ရန်ပုံငွေတွေ လိုအပ်ပါတယ်

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

ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် စတုရန်းမိုင်ပေါင်း ဆယ်ဂဏန်းမှ ထောင်ပေါင်း များစွာတိုင်...

which seems like a lot,

ဒါဆို အများကြီးလို့ ထင်စရာပါ

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

ဒါပေမဲ့ ဆာဟာရ သဲကန္တာရ တစ်ခုနဲ့ပင် ဧရိယာ စတုန်းမိုင် ၃ သန်းကျော် ရှိပါတယ်

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

ဆိုလာဆဲလ်တွေကို ပိုကောင်း၊ ပိုစျေးချိုအောင် လုပ်နေစဉ်မှာပဲ

and are competing with electricity from the grid.

လျှပ်စစ်သွယ်တန်းမှုတွေကို ယှဉ်ပြိုင်လုပ်ဆောင်နေရပါမယ် ပြီးတော့

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

ရေပေါ်ဆိုလာခင်းလို တီထွင်ဆန်းသစ်မှုတွေနဲ့ မြေပြင်ကို လုံး၀ ပြောင်းနိုင်ပါတယ်

Thought experiments aside,

အတွေးစမ်းသပ်ချက်တွေရဲ့ တဘက်မှာတော့

there's the fact that over a billion people

အားကိုး အားထားလောက်တဲ့ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားကို

don't have access to a reliable electric grid,

မသုံးစွဲရသေး သူ၊ တစ် ဘီလျံကျော် ရှိတယ်ဆိုတဲ့ အချက်ရှိပါတယ်

especially in developing countries,

အထူးသဖြင့်တော့ နေရောင်များစွာရရှိတဲ့

many of which are sunny.

ဖွံဖြိုးဆဲတိုင်းပြည်တွေမှာပါ

So in places like that,

အဲဒီလို နေရာမျိုးတွေမှာ

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

နေစွမ်းအင်က ရေနံဆီလို တခြားရနိုင်တဲ့ အရာတွေထက် ပိုစျေးသက်သာပြီး

like kerosene.

ပိုဘေးကင်းပါတယ်

For say, Finland or Seattle, though,

ပြောရမယ်ဆို Finland သို့မဟုတ် Seattle ပင်

effective solar energy may still be a little way off.

ထိရောက်တဲ့ နေစွမ်းအင်ဟာ အလှမ်းဝေးနေဆဲပါပဲ