Khoa học cùng với bé: Do đâu mà các tấm pin mặt trời sản xuất được điện?

Dân trí Mặt trời phát ra rất nhiều năng lượng. Hiện nay có rất nhiều nước khai thác nguồn năng lượng này để dần thay thế cho các nguồn khác.

Ví dụ như ở Úc, người ta sử dụng năng lượng mặt trời nhiều gấp 20.000 lần so với năng lượng từ dầu, khí và than. Chừng nào mặt trời còn sống, chúng ta còn có thể sử dụng nguồn năng lượng này, tức là khoảng 5 tỷ năm nữa.

Để thu được năng lượng mặt trời, người ta dùng các tấm pin mặt trời (các tấm quang điện). Mỗi tấm gồm nhiều tế bào quang điện, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng mặt trời dưới dạng ánh sáng thành điện.

Các tế bào quang điện tạo trực tiếp sản xuất ra điện từ ánh sáng mặt trời. Đây là công nghệ năng lượng an toàn nhất từ trước đến nay, được sử dụng cho các vệ tinh không gian và những vùng xa xôi hẻo lánh trên Trái Đất, những nơi mà điều kiện sửa chữa rất khó khăn khi xảy ra hỏng hóc.

Các tế bào quang điện hoạt động như thế nào?

Các tế bào quang điện được tạo thành từ các nguyên tử silicon. Các nguyên tử silicon vô cùng bé nhỏ và phải có hàng tỉ tỉ nguyên tử mới tạo nên được một tế bào quang điện.

Mỗi tế bào quang điện chứa một lá silicon tròn, đường kính khoảng 30 cm, và rất mỏng, chỉ bằng 1/3 độ dày của một sợi tóc. Người ta sử dụng nhiệt độ rất cao, lên đến 1.000℃ để làm biến đổi lá silicon này. Sau đó, một tấm kim loại được đặt xuống dưới lá silicon và bên trên miếng silicon là một tấm lưới kim loại. Mặt có lưới kim loại này sẽ hướng về phía mặt trời.

60 tế bào quang điện được xếp cùng nhau bên dưới một tấm kính để tạo thành một tấm quang điện.

Khoa học cùng với bé: Do đâu mà các tấm pin mặt trời sản xuất được điện? - 1

Trên mái nhà này bạn có thể thấy một bình đun nước nóng (góc trên bên trái) và 42 tấm pin mặt trời, mỗi tấm gồm 60 tế bào quang điện nằm dưới lớp kính bảo vệ.

Một hệ thống điện mặt trời gia đình sẽ sử dụng từ 10 đến 50 tấm quang điện đặt trên mái nhà. Còn các nhà máy điện thì sẽ có hàng triệu tấm.

Mỗi nguyên tử silicon chứa vô vàn các hạt hạ nguyên tử (electron) vô cùng nhỏ bé. Mỗi electron mang một bộ nạp điện cũng rất bé nhỏ.

Ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm quang điện sẽ giải phóng một electron của một nguyên tử silicon.

Các electron tự do này có thể di chuyển nhưng do tế bào quang điện được làm một cách đặc biệt nên các electron chỉ có thể di chuyển theo một chiều hướng về mặt tiếp xúc với mặt trời chứ không thể di chuyển ngược lại.

Như vậy mỗi khi mặt trời chiếu sáng vào tế bào quang điện thì có vô số electron chạy lên phía trên tạo thành dòng điện để chúng ta sử dụng cho các thiết bị trong nhà như là đèn, TV và các thiết bị sử dụng điện khác.

Khoa học cùng với bé: Do đâu mà các tấm pin mặt trời sản xuất được điện? - 2

Mỗi nguyên tử silicon có một hạt nhân ở giữa cấu tạo từ 14 hạt proton và 14 hạt neutron vô cùng nhỏ bé. 14 hạt electron chạy xung quanh hạt nhân. Thực tế thì một nguyên tử silicon trông không giống hệt như này, nhưng đây là hình mô phỏng để bạn dễ hình dung.

Nếu trời quang, nắng gắt thì càng có nhiều electron được giải phóng và dòng điện càng mạnh, còn trời âm u thì ngược lại, có ít electron được giải phóng và dòng điện yếu đi, có khi chỉ còn ¼ thậm chí ít hơn so với ngày nắng to.

Về đêm, các tấm quang điện không sản xuất ra điện và chúng ta cần có ắc qui hoặc các nguồn điện khác để sử dụng.

Các tế bào quang điện đang được sử dụng như thế nào?

Sử dụng tế bào quang điện là cách rẻ nhất để sản xuất điện, rẻ hơn cả các loại than mới hoặc năng lượng nguyên tử. Vì thế điện mặt trời đang được phát triển khắp nơi trên thế giới với tốc độ tăng gấp 5 lần so với điện than và 20 lần so với điện nguyên tử.

Cùng với năng lượng gió, năng lượng mặt trời giúp chúng ta giảm được phát thải các loại khí nhà kính vào khí quyển (là các loại khí gây ra biến đổi khí hậu, ảnh hưởng xấu đến Trái Đất). Chi phí để sử dụng năng lượng gió và mặt trời rất rẻ và ngày càng rẻ hơn và càng sử dụng nhiều các loại năng lượng này chúng ta càng sớm chấm dứt được việc sử dụng các nguồn năng lượng khác từ than, dầu, khí, nhờ đó mà không làm tổn thương Trái Đất.

Hơn thế nữa, silicon là loại vật chất phổ biến thứ hai trên thế giới, chỉ sau oxygen. Trên thực tế, thành phần chính của cát và đá chính là silicon và oxygen. Vì thế chúng ta không bao giờ sợ hết silicon để làm ra các tế bào quang điện.

Phạm Hương 

Theo The Conversation

MỚI NHẤT
Tìm ra sự sống ngoài Trái đất cần nhiều thời gian hơn
Tìm ra sự sống ngoài Trái đất cần nhiều thời gian hơn

(Dân trí) - Phát biểu tại Washington (Mỹ) cách đây chưa lâu, nhà thiên văn học đến từ Viện Công nghệ Massachusetts Sara Seager cho biết, chúng ta sẽ mất nhiều thời gian hơn nữa trước khi tìm thấy một nền văn minh tiên tiến trong không gian.

Thứ bảy, 09/11/2019 - 07:31

Vật liệu cấy ghép có khả năng tiêu diệt tới 98% vi khuẩn
Vật liệu cấy ghép có khả năng tiêu diệt tới 98% vi khuẩn

(Dân trí) - Các nhà khoa học từ Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NUST MISiS) cùng với các đồng nghiệp Séc và Mỹ đã phát triển một loại vật liệu cấy ghép mới giúp ngăn ngừa vấn đề nhiễm trùng sau phẫu thuật.

Thứ bảy, 09/11/2019 - 07:27

Nấm "san hô tím" quý hiếm được phát hiện ở miền Bắc xứ Wales
Nấm "san hô tím" quý hiếm được phát hiện ở miền Bắc xứ Wales

(Dân trí) - Nó có thể trông giống như một sinh vật từ sâu thẳm của vịnh san hô Great Barrier, nhưng mẫu vật đầy màu sắc này thực sự được phát hiện bên cạnh một con đường ven biển ở Anh.

Thứ bảy, 09/11/2019 - 07:22

Độc đáo những bức tranh đang “sống” được vẽ bằng… vi khuẩn
Độc đáo những bức tranh đang “sống” được vẽ bằng… vi khuẩn

(Dân trí) - Những tác phẩm nghệ thuật được tạo ra bằng khoa học này thực sự đang sống theo nghĩa đen. Bằng cách vẽ đặc biệt, các chi tiết trong bức tranh sẽ dần hiện ra trước mắt chúng ta và liên tục thay đổi theo từng giây, từng phút.

Thứ bảy, 09/11/2019 - 07:17

Chế tạo kim loại nổi được trên nước nhờ bắt chước… loài nhện
Chế tạo kim loại nổi được trên nước nhờ bắt chước… loài nhện

(Dân trí) - Bằng cách bắt chước thủ thuật của kiến và nhện, các nhà khoa học đã tạo ra một loại kim loại có thể nổi trên nước, ngay cả khi bị nhấn xuống hay bị thủng, từ đó mở ra tương lai cho những chiếc thuyền không thể chìm.

Thứ bảy, 09/11/2019 - 07:12

Tìm thấy hố bẫy voi ma mút của người cổ đại
Tìm thấy hố bẫy voi ma mút của người cổ đại

(Dân trí) - Những hố khổng lồ được đào bởi người tiền sử để bẫy voi ma mút 15.000 năm trước đã được tìm thấy ở Mexico.

Thứ sáu, 08/11/2019 - 10:14

Hoa hướng dương nhân tạo có thể tự uốn cong hướng về phía ánh sáng
Hoa hướng dương nhân tạo có thể tự uốn cong hướng về phía ánh sáng

(Dân trí) - Một nhóm các kỹ sư từ Mỹ vừa thiết kế thành công các tấm pin Mặt trời bắt chước khả năng hướng theo ánh sáng Mặt trời của hoa hướng dương, thông qua việc sử dụng công nghệ nano thông minh.

Thứ sáu, 08/11/2019 - 06:56

Người phụ nữ bị giun ký sinh trong mắt sau khi chạy qua… một đàn ruồi
Người phụ nữ bị giun ký sinh trong mắt sau khi chạy qua… một đàn ruồi

(Dân trí) - Lần thứ hai trong các tài liệu y khoa, một con người đã bị nhiễm giun ký sinh Thelazia gulosa hiếm gặp. Đây là một loại ký sinh trùng biến đôi mắt người thành nơi sinh sản.

Thứ sáu, 08/11/2019 - 06:53

Làm thế nào để giải quyết stress do dùng điện thoại thông minh?
Làm thế nào để giải quyết stress do dùng điện thoại thông minh?

(Dân trí) - Chỉ trong một thập kỉ vừa qua, điện thoại thông minh từ một vật dụng cần thiết đã trở thành một thứ đồ không thể không có trong cuộc sống hàng ngày của nhiều người. Chúng ta dành rất nhiều thời gian cho chiếc điện thoại, hàng nhiều giờ mỗi ngày.

Thứ sáu, 08/11/2019 - 06:47

Các nhà du hành vũ trụ thêm gia vị vào món ăn của mình như thế nào?
Các nhà du hành vũ trụ thêm gia vị vào món ăn của mình như thế nào?

(Dân trí) - Trong môi trường không trọng lực, việc rắc tiêu hoặc muối sẽ dẫn đến kết cục toàn bộ không gian bị bao phủ bởi một đám mây gia vị. Vậy các phi hành gia đã thêm gia vị vào món ăn của mình như thế nào?

Thứ sáu, 08/11/2019 - 06:38

Sinh vật đáng sợ biến con mồi thành xác sống rồi ăn sạch nội tạng
Sinh vật đáng sợ biến con mồi thành xác sống rồi ăn sạch nội tạng

(Dân trí) - Âm thầm biến con mồi thành một xác sống, hoạt động theo sự điều khiển của mình, trong khi đó âm thầm ăn sạch nội tạng của mục tiêu và cuối cùng giết chết nó để phục vụ cho mục đích sinh sản. Bạn hãy cảm thấy may mắn bởi mục tiêu của sinh vật đáng sợ này không phải là con người.

Thứ năm, 07/11/2019 - 06:12

Mười ba chiếc răng cá mập thời tiền sử được tìm thấy trong hang động Mexico
Mười ba chiếc răng cá mập thời tiền sử được tìm thấy trong hang động Mexico

(Dân trí) - Theo một báo cáo, các thợ lặn đã phát hiện mười ba chiếc răng cá mập cổ đại trong một hố chìm khổng lồ giữa vùng trung tâm Mexico.

Thứ năm, 07/11/2019 - 02:03

ĐÁNG QUAN TÂM
Khoa học đã xác định được mối liên hệ giữa đèn ngủ và những căn bệnh chết người
Khoa học đã xác định được mối liên hệ giữa đèn ngủ và những căn bệnh chết người

(Dân trí) - Các nhà khoa học Nhật Bản từ Đại học Y khoa Nara đã phát hiện ra rằng việc sử dụng ngay cả một chút ánh sáng trong khi ngủ có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh tim và đột quỵ.

Thứ năm, 07/11/2019 - 07:14

Darwin có thể đã sai về nguồn gốc của sự sống trên Trái đất?
Darwin có thể đã sai về nguồn gốc của sự sống trên Trái đất?

(Dân trí) - Theo giả thuyết của nhà bác học Charles Darwin, sự sống có thể được hình thành trong một “hồ nước ấm áp” có chứa đầy các loại muối, ánh sáng, nhiệt độ... Nhưng giả thuyết này có thể không chính xác.

Thứ năm, 07/11/2019 - 07:07

Phát hiện xác ướp mèo kỳ lạ hàng nghìn năm tuổi có 5 chân, 3 đuôi
Phát hiện xác ướp mèo kỳ lạ hàng nghìn năm tuổi có 5 chân, 3 đuôi

(Dân trí) - Các nhà khảo cổ học vừa phát hiện ra một xác ướp hình mèo có niên đại lên đến 2.500 tuổi tại Ai Cập. Điều đặc biệt là xác ướp này sở hữu hình dạng kỳ lạ khi có đến 5 chiếc chân và 3 cái đuôi.

Thứ năm, 07/11/2019 - 06:46

Vì sao vạch qua đường màu trắng còn lốp xe lại luôn có màu đen?
Vì sao vạch qua đường màu trắng còn lốp xe lại luôn có màu đen?

(Dân trí) - Ai cũng biết rằng, đèn giao thông có ba màu: Đỏ, vàng và xanh; vạch qua đường màu trắng còn lốp xe lại luôn mang màu đen. Tuy nhiên, bạn có giải thích được lý do những màu sắc này được lựa chọn ngay từ đầu?

Thứ năm, 07/11/2019 - 06:43

Các nhà khảo cổ tìm thấy bằng chứng những người xây dựng bãi đá cổ Stonehenge
Các nhà khảo cổ tìm thấy bằng chứng những người xây dựng bãi đá cổ Stonehenge

(Dân trí) - Stonehenge cho đến nay vẫn là bí ẩn với nguồn gốc chưa được xác định. Tuy nhiên, việc phát hiện ra một khu định cư cổ đại chỉ cách Stonehenge khoảng 1,5 km cuối cùng có thể cung cấp một số câu trả lời về ai là người đã xây dựng nó.

Thứ tư, 06/11/2019 - 10:53

“Xã hội chim” phức tạp đầu tiên trên thế giới
“Xã hội chim” phức tạp đầu tiên trên thế giới

(Dân trí) - Nhiều loài động vật mang tính xã hội, nhưng chỉ một số ít có những gì mà các nhà sinh vật học gọi là xã hội phức tạp. Chúng được cho là chỉ tồn tại giữa các loài động vật có vú và các loài có bộ não lớn hơn, do đó, khi phát hiện ra một xã hội đa cấp giữa Vulturine guineafowl, một loài chim châu Phi không được biết đến chính xác về trí thông minh thì các nhà khoa học thực sự rất bất ngờ.

Thứ tư, 06/11/2019 - 10:30

Khi nào em bé có thể ngủ nằm sấp?
Khi nào em bé có thể ngủ nằm sấp?

(Dân trí) - Các chuyên gia khuyên rằng để giảm nguy cơ hội chứng đột tử trẻ sơ sinh (SIDS), cha mẹ nên cho trẻ dưới 1 tuổi ngủ nằm ngửa. Nguy cơ SIDS cao nhất khi trẻ được 1 đến 4 tháng tuổi, tuy nhiên vẫn còn có thể xảy ra cho đến khi trẻ được 12 tháng.

Thứ tư, 06/11/2019 - 10:23

Phát hiện bức tường cổ bí ẩn dài hơn 100km ở Iran
Phát hiện bức tường cổ bí ẩn dài hơn 100km ở Iran

(Dân trí) - Ai là những người đã xây bức tường cực dài này? Làm thế nào để xây nó và nó có mục đích gì? Đó là những câu hỏi đang khiến các nhà khảo cổ học đau đầu.

Thứ tư, 06/11/2019 - 06:52

Lòng đỏ trứng gà có cho bạn biết gì về giá trị dinh dưỡng không?
Lòng đỏ trứng gà có cho bạn biết gì về giá trị dinh dưỡng không?

(Dân trí) - Hầu hết chúng ta đều thích ăn trứng gà. Bạn có thể chế biến chúng theo những cách khác nhau và trứng cũng tốt cho sức khỏe. Hầu hết mọi quả trứng đều như vậy, nhưng không phải tất cả quả trứng đều giống nhau; một số trứng có lòng đỏ cam sẫm trong khi những quả trứng khác có lòng đỏ màu nhạt hơn nhiều.

Thứ tư, 06/11/2019 - 06:45

Xem ốc Cối tung đòn tấn công 1/5000 giây rồi nuốt sống cả con cá
Xem ốc Cối tung đòn tấn công 1/5000 giây rồi nuốt sống cả con cá

(Dân trí) - Dám chắc bạn sẽ phải ngạc nhiên khi biết rằng, một thành viên thuộc gia đình nhà ốc lại sở hữu đòn tấn công với tốc độ tương đương viên đạn rời khỏi khỏi họng súng, và cũng gần như là nhanh nhất trong thế giới động vật.

Thứ tư, 06/11/2019 - 06:35

Mực nước biển dâng ở Đồng bằng Sông Cửu Long sẽ nhanh hơn so với những nơi khác?
Mực nước biển dâng ở Đồng bằng Sông Cửu Long sẽ nhanh hơn so với những nơi khác?

(Dân trí) - Đánh giá về kết quả nghiên cứu của tổ chức khoa học Climate Central ở New Jersey, giáo sư Phan Văn Tân – Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN cho biết: “Kết quả nghiên cứu chỉ đề cập đến việc Đồng bằng Sông Cửu Long thấp hơn nhiều so với mực nước biển so với những kết quả nghiên cứu trước đây”.

Thứ ba, 05/11/2019 - 04:32

Khoa học cùng với bé: Cá có ngủ không?
Khoa học cùng với bé: Cá có ngủ không?

(Dân trí) - Hầu hết các loài động vật đều có lúc ngủ. Giấc ngủ rất quan trọng vì nó giúp cơ thể và bộ não nghỉ ngơi. Con người khi ngủ thì nhắm mắt, nằm im, thở chậm và ít biết được những gì xảy ra xung quanh. Một số người ngủ rất sâu và khó có thể đánh thức họ dậy được.

Thứ ba, 05/11/2019 - 03:01