Hem güneş pilleri hem de bitkiler güneş ışığından enerji toplar. Fotovoltaik güneş pilleri güneş ışığını toplar ve elektriğe dönüştürür. Bitki yaprakları güneş ışığını toplar ve depolanmış kimyasal enerjiye dönüştürür. Hem güneş pilleri hem de bitkiler aynı işi yapıyor, ancak bunu farklı şekillerde yapıyorlar. Yine de iki yaklaşım arasında benzerlikler var. Hatta bir tür güneş pili, mümkün olduğu kadar fotosenteze benzeyecek şekilde tasarlanmıştır.
Işıktan Gelen Enerji
Güneş ışığındaki enerji, foton adı verilen küçük paketler halinde gelir. Fotonların her biri küçük bir miktar enerji taşır. Mavi bir fotonun enerjisi, kırmızı bir fotonun enerjisinden daha yüksektir. Bu önemlidir, çünkü hem güneş pilleri hem de bitkiler, ancak enerji doğruysa güneş ışığını emebilir. Bir malzeme güneş ışığını emdiğinde, ışıktaki fotonlar enerjilerini malzemedeki elektronlara aktarıyor. Elektronlar yalnızca dar bir aralıktaki enerjiyi emebilir, bu nedenle belirli bir elektron yalnızca ışık spektrumundaki belirli renkteki fotonlardan enerji kabul edebilir.
Doğru Foton Enerjisi
Hem fotovoltaik hem de fotosentetik tesisler fotonları emecek şekilde kurulur. Fotosentezde evrim, en parlak güneş ışığını emecek bir molekül olan klorofil üretti. Fotovoltaikler için mühendisler, elektronların sadece güneş ışığı fotonlarında bulunan enerji miktarını kullanabileceği kristaller tasarladılar. Her iki durumda da fotonlar, ekstra enerjiyi alan elektronlar tarafından emilir. Fazladan enerjiye sahip bir elektrona uyarılmış elektron veya uyarılmış durumdaki bir elektron denir.
Heyecanlı Elektronları Kullanmak
Hem bitki hem de güneş pilleri, enerjilerinden vazgeçmeden ve fotonlarını emmeden önce bulundukları yere geri dönmeden önce, uyarılmış elektronları hızlı bir şekilde ele almalıdır. Fotosentezde problem, elektronun uzun süre enerji depolayabilen bir moleküle yerleşinceye kadar bir molekülden diğerine taşınmasıyla çözülür. Fotovoltaikte, uyarılmış elektronlar, ya bir şeyi hemen çalıştırdıkları ya da depolama için bir pile yönlendirildikleri bir devreye gönderilir.
Boyaya Duyarlı Hücreler
Fotosentezin çalışma şeklini kopyalamaya çalışan standart olmayan bir fotovoltaik hücre türü vardır. Bir elektronu özdeş atomlardan oluşan bir kristalde olabildiğince hızlı hareket ettirmek yerine, boyaya duyarlı güneş pili bir boya molekülündeki enerjiyi emer, daha sonra uyarılmış elektronu boyanın bitişiğinde bulunan başka bir malzemeye aktarır. molekül. Bu, elektronun enerjisini gereksiz yere kaybetmesini engeller. Bir devreye bağlandığında elektron, enerjisini kaybetme tehlikesi olmadan ikinci materyalden geçer.