Chvála Slunce

Každý den se Země koupe v obrovském množství sluneční energie. Každý čtverečný metr slunného místa Země přijme v průběhu roku přes 2000 kilowatthodin energie od Slunce. Kdyby mohla být všechna tato energie přeměněna na elektrickou energii, stačilo by to k tomu, aby se v konvici vařila voda nepřetržitě téměř šest týdnů.

Sluneční výkon, čili zářivost Slunce, je 3,8*10exp23 kW, což je mnohonásobně více, než spotřebovává celé lidstvo dohromady. Z toho se v planetární soustavě zachytí jedna stomiliontina a na Zemi pouze jedna dvoumiliardtina. Jedná se o sice malou část z celkové sluneční zářivosti, přesto je pro Zemi životně důležitá. Tato energie dopadá na nejvyšší vrstvy zemské atmosféry, která pohlcuje některé druhy záření nebezpečné pro život na Zemi (rentgenové a ultrafialové), kdežto jiné propouští. Sluneční záření, které projde atmosférou a dopadne na zemský povrch, se buď odrazí (cca. 1/3 z celkového množství slunečního záření dopadajícího na zemi) nebo jej pevniny a moře pohltí a přemění na teplo.
V současné době se energie ze slunečního záření využívá v různých zařízeních, např. v kalkulačkách, slunečních pecích, slunečních tepelných elektrárnách, slunečních čerpadlech, k vytápění rodinných domů nebo k pohonu prototypů slunečních automobilů. A kdo z nás by neznal skleník, který je jedním z nejjednodušších zařízení, ve kterém se mění sluneční energie na teplo.

Místo nafty slunce

Solar Flair je pokusné auto poháněné sluneční energií, které dosahuje rychlosti až 65 km/h. Jeho aerodynamický trup je vyroben z lehkých hliníkových pásů protkaných uhlíkovými vlákny. Povrch auta pokrývá téměř 900 slunečních fotovoltaických článků.
Články přeměňují zachycenou energii ze slunečního světla na energii elektrickou, která pohání speciální motor. V jasném slunečním světle mají články výkon až jeden kilowatt. Pro srovnání je možné uvést, že motor auta jezdícího na benzín má výkon přes 70 kilowattů. Solární automobil jede tedy pomaleji a nutnou podmínkou jízdy je dostatečný sluneční svit.
Mnohem lépe se osvědčilo nabíjet pomocí slunečních článků akumulátory a těmi pak automobily pohánět. Pomocí vhodně zvolených akumulátorů je možné ujet až 300 km rychlostí okolo 90 km/h. Potom je nutné akumulátory vyměnit za nabité. Pro osoby, které využívají auto převážně k jízdě po městě, je tento automobil ideální. Jeho velkými přednostmi jsou tichá jízda a šetrný přístup k životnímu prostředí.

Princip slunečního článku

Pro přímou přeměnu zářivé energie na elektrickou se využívá tzv. fotovoltaický jev. Foton dopadající na polovodičovou strukturu s PN přechodem excituje elektron a vytvoří tak dvojici nositelů elektrického proudu: volný elektron – díra. Sluneční články se skládají z dvou křemíkových vrstev. Horní vrstva křemíku je polovodič typu N (vodivost zprostředkují elektrony), dolní vrstva polovodič typu P (vodivost zprostředkují tzv. „díry“. Když do blízkosti PN přechodu pronikne foton, dojde k fotoefektu a uvolněné elektrony přecházejí do horní vrstvy. Elektrony ve spodní vrstvě přeskakují z jednoho atomu na druhý, aby zaplnily prázdná místa. Volné elektrony v horní vrstvě se odvádějí z článku do elektrického obvodu, do něhož je článek vsazen. Takto vzniká v obvodu elektrický proud po dobu, kdy na článek dopadá světlo.