How do solar panels work? - Richard Komp

Jak działają baterie słoneczne? - Richard Komp

Tłumaczenie: Ola Królikowska Korekta: Rysia Wand

The Earth intercepts a lot of solar power:

Do Ziemi dociera mnóstwo energii słonecznej,

173 thousand terawatts.

173 tysiące terawatów.

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

To 10 tysięcy razy więcej, niż zużywa cała ludzkość.

So is it possible that one day

Czy pewnego dnia

the world could be completely reliant on solar energy?

będzie można polegać wyłącznie na energii słonecznej?

To answer that question,

Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba przyjrzeć się sposobowi,

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

w jaki baterie słoneczne przekształcają energię słoneczną w elektryczną.

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

Baterie słoneczne składają się z ogniw słonecznych.

The most common solar cells are made from silicon,

Najczęściej ogniwa wykonuje się z krzemu,

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

półprzewodnika

i drugiego najpowszechniejszego pierwiastka na Ziemi.

In a solar cell,

W ogniwie słonecznym

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

krystaliczny krzem umieszczony jest między dwiema płytkami przewodzącymi prąd.

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

Każdy atom krzemu łączy się z sąsiadami przez cztery silne wiązania,

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

co utrzymuje elektrony w jednym miejscu, więc prąd nie może płynąć.

Here's the key:

Oto odpowiedź.

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

Ogniwo krzemowe wykorzystuje dwie różne warstwy silikonu.

An n-type silicon has extra electrons,

Krzem typu n ma dodatkowe elektrony,

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

a krzem typu p ma dodatkowe miejsca dla elektronów, zwane dziurami.

Where the two types of silicon meet,

Tam, gdzie spotykają się dwa typy krzemu,

electrons can wander across the p/n junction,

elektrony mogą przechodzić przez złącze p-n,

leaving a positive charge on one side

zostawiając dodatni ładunek po jednej stronie

and creating negative charge on the other.

i tworząc ujemny po drugiej.

You can think of light as the flow of tiny particles

Światło przypomina strumień małych cząstek,

called photons,

zwanych fotonami

shooting out from the Sun.

i wystrzeliwanych ze Słońca.

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

Kiedy jeden z nich dostatecznie silnie uderza w ogniwo krzemowe,

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

wyrzuca z wiązania elektron i zostawia po sobie dziurę.

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

Ujemnie naładowany elektron i dodatnio naładowana dziura

are now free to move around.

mogą się swobodnie przemieszczać.

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

Jednak ze względu na pole elektryczne w złączu p-n

they'll only go one way.

elektrony krążą tylko w jednym kierunku.

The electron is drawn to the n-side,

Elektron jest przyciągany do obszaru n,

while the hole is drawn to the p-side.

natomiast dziura do obszaru p.

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

Poruszające się elektrony są gromadzone przez metalową płytkę na górze ogniwa.

From there, they flow through an external circuit,

Stąd mogą krążyć przez zewnętrzny obwód,

doing electrical work,

wykonując elektryczną pracę,

like powering a lightbulb,

jak dostarczanie żarówce energii.

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

Następnie wracają przez przewodzącą warstwę glinu na spodzie ogniwa.

Each silicon cell only puts out half a volt,

Każde ogniwo ma tylko 0,5 wolta,

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

ale można połączyć je w moduły, by uzyskać więcej energii.

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

12 ogniw fotowoltaicznych wystarczy, by naładować telefon,

while it takes many modules to power an entire house.

ale potrzeba ich więcej, by dostarczyć energię dla całego domu.

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

Elektrony są tu jedynymi ruchomymi elementami

and they all go back where they came from.

i wracają do pierwotnego położenia.

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

Nic się tu nie zużywa ani nie wyczerpuje,

so solar cells can last for decades.

więc z ogniw można korzystać długie lata.

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

Co powstrzymuje nas od korzystania wyłącznie z energii słonecznej?

There are political factors at play,

W grę wchodzą czynniki polityczne,

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

nie wspominając o lobbingu biznesów, którym zależy na utrzymaniu status quo.

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

Zacznijmy jednak od fizycznych i logistycznych wyzwań,

and the most obvious of those

z których najbardziej oczywisty jest fakt,

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

że energia słoneczna jest dostarczana do Ziemi nierówno.

Some areas are sunnier than others.

Tylko niektóre rejony są nasłonecznione.

It's also inconsistent.

I to nie zawsze.

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

W pochmurne dni lub w nocy dysponujemy mniejszą ilością energii.

So a total reliance would require

To oznacza, że wyłączny użytek wymagałby

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

skutecznych sposobów przenoszenia energii ze słonecznych do pochmurnych dni,

and effective storage of energy.

a także wydajnego przechowywania energii.

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

Problemem jest również wydajność samego ogniwa.

If sunlight is reflected instead of absorbed,

Jeśli promienie są odbijane, a nie pochłaniane,

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

lub wyrzucone elektrony wracają do dziur, nie przepływając przez obwód,

that photon's energy is lost.

energia fotonu zostaje zmarnowana.

The most efficient solar cell yet

Najwyższa obecnie wydajność ogniw

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

pozwala na przemianę na prąd tylko 46% docierających promieni,

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

a większość sprzedawanych systemów osiąga wydajność od 15% do 20%.

In spite of these limitations,

Pomimo tych ograniczeń

it actually would be possible

zasilanie całego świata technologią solarną jest możliwe.

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

We'd need the funding to build the infrastructure

Potrzebne są pieniądze, by stworzyć infrastrukturę,

and a good deal of space.

a także ogromna przestrzeń.

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

Szacunki wahają się od dziesiątek do setek tysięcy kilometrów kwadratowych.

which seems like a lot,

Wydaje się to dużo,

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

ale sama Sahara ma prawie 9 milionów kilometrów kwadratowych.

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

Ogniwa słoneczne stają się lepsze, tańsze

and are competing with electricity from the grid.

i mogą konkurować z sieciami energetycznymi.

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

Innowacje, jak pływające farmy słoneczne, mogą całkowicie zmienić krajobraz.

Thought experiments aside,

Wyobrażenia lepiej odłożyć na bok.

there's the fact that over a billion people

Faktem jest, że ponad miliard ludzi

don't have access to a reliable electric grid,

nie ma dostępu do sprawnych sieci energetycznych,

especially in developing countries,

szczególnie w krajach rozwijających się,

many of which are sunny.

choć większość z nich jest słoneczna.

So in places like that,

W tych miejscach

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

energia słoneczna jest tańsza i bezpieczniejsza niż inne alternatywy,

like kerosene.

takie jak nafta.

For say, Finland or Seattle, though,

Jednak dla Finlandii lub Seattle

effective solar energy may still be a little way off.

energetyka słoneczna może być wciąż trochę nieodpowiednia.