0:00:08.152,0:00:11.497
زمین در معرض مقدار زیاد انرژی خورشیدی است:

0:00:11.497,0:00:14.579
۱۷۳ هزار تراوات.

0:00:14.579,0:00:19.300
این مقدرا ۱۰ هزار برابر[br]میزان مصرف انرژی مردم زمین است.

0:00:19.300,0:00:20.950
پس آیا ممکن است روزی

0:00:20.950,0:00:24.447
جهان تنها وابسته به انرژی خورشیدی باشد؟

0:00:24.447,0:00:25.698
برای پاسخ به این سؤال،

0:00:25.698,0:00:31.959
لازم است تا ابتدا، فرآیند تبدیل انرژی[br]توسط پنلهای خورشیدی را بدانیم.

0:00:31.959,0:00:36.263
پنلهای خورشیدی از اجزای کوچکتری[br]به نام سلولهای خورشیدی ساخته شدهاند.

0:00:36.263,0:00:39.183
معمول ترینِ سلولهای خورشیدی[br]از سیلیکون میباشند،

0:00:39.183,0:00:43.297
یک شبه رسانا که دومین عنصر فراوان[br]روی کره زمین است.

0:00:43.297,0:00:44.589
در یک سلول خورشیدی،

0:00:44.589,0:00:48.567
فرم کریستالی سیلیکون[br]بین لایههای رسانا فشرده میشود.

0:00:48.567,0:00:53.776
هر اتم سیلیکون به همسایه خود[br]با چهار اتصال قوی وصل است،

0:00:53.776,0:00:58.077
که الکترونها را در جای خود نگاه داشته[br]و هیچ جریانی برقرار نمیشود.

0:00:58.077,0:00:59.203
کلید ماجرا اینجاست:

0:00:59.203,0:01:03.886
سلول سیلیکونی خورشیدی از[br]دو لایه متفاوت سیلیکونی استفاده میکند.

0:01:03.886,0:01:07.036
سیلیکون نوع n دارای الکترونهای اضافی است،

0:01:07.036,0:01:12.289
و سیلیکون نوع p دارای فضای اضافی[br]برای الکترونهاست که حفره نامیده میشود.

0:01:12.289,0:01:14.223
جایی که دو نوع از سیلیکون به هم میرسند،

0:01:14.223,0:01:17.922
الکترونها میتوانند[br]در اتصال P به n حرکت کنند،

0:01:17.922,0:01:19.979
در یک سمت بار مثبت ایجاد کرده

0:01:19.979,0:01:23.063
و سمت دیگر را منفی کنند.

0:01:23.063,0:01:26.785
شما میتوانید به نور[br]مانند جریان ذرات ریز نگاه کنید

0:01:26.785,0:01:28.125
که فوتون نامیده میشوند،

0:01:28.125,0:01:30.185
و از خورشید به دست میآیند.

0:01:30.185,0:01:34.131
وقتی یکی از فوتونها به سلول سیلیکونی[br]با انرژی کافی برخورد کند،

0:01:34.131,0:01:38.529
میتواند الکترون را از اتصال خود[br]خارج سازد، و حفرهای بجا بگذارد.

0:01:38.529,0:01:43.321
الکترون بار منفی و موقعیت حفره بار مثبت

0:01:43.321,0:01:45.734
آزادانه میتوانند حرکت کنند.

0:01:45.734,0:01:48.752
اما به خاطر میدان الکتریکی[br]در اتصال p به n،

0:01:48.752,0:01:51.355
آنها فقط در یک جهت میٰروند،

0:01:51.355,0:01:53.376
الکترون به سمت n کشیده میشود،

0:01:53.376,0:01:56.362
درحالیکه حفره به سمت p کشیده میشود.

0:01:56.362,0:02:01.995
الکترونهای متحرک توسط زبانههای فلزی نازک[br]در بالای سلول جمع میشوند.

0:02:01.995,0:02:04.750
از آنجا، از طریق مداری خارجی[br]جریان مییابند،

0:02:04.750,0:02:06.065
تا کار الکتریکی انجام دهند،

0:02:06.065,0:02:07.606
مثل روشن نمودن لامپ،

0:02:07.606,0:02:11.974
قبل از آنکه از طریق ورقهای رسانای[br]آلومینیوم پشتی به جای خود برگردند.

0:02:11.974,0:02:15.067
هر سلول سیلیکونی[br]تنها نیم ولت منتقل میکند،

0:02:15.067,0:02:18.658
اما میتوان آنها را در یک ماژول[br]باهم سری نمود تا توان بیشتری بدست آید.

0:02:18.658,0:02:22.763
۱۲ سلول فتوولتاییک[br]برای شارژ گوشی موبایل کافی است،

0:02:22.763,0:02:26.364
در حالی که ماژولهای زیادی[br]برای تأمین کل انرژی خانه لازم است.

0:02:26.364,0:02:29.478
الکترونها تنها اجزای متحرک[br]در سلول خورشیدی هستند،

0:02:29.478,0:02:31.854
و به جایی باز میگردند که از آن آمدهاند.

0:02:31.854,0:02:33.882
چیزی نیست که از بین برود یا مصرف شود،

0:02:33.882,0:02:37.057
پس سلولهای خورشیدی میتوانند[br]برای دههها بمانند.

0:02:37.057,0:02:42.874
پس چه چیزی مانع این است تا[br]ما کاملاً به انرژی خورشیدی وابسته شویم؟

0:02:42.874,0:02:44.970
عوامل سیاسی در اینجا وجود دارد،

0:02:44.970,0:02:48.954
به علاوه کسب و کارهایی وجود دارد[br]که برای حفظ وضعیت وجود لابی میکنند.

0:02:48.954,0:02:53.065
اما الآن، بگذارید فقط به چالشهای فیزیکی[br]و آمادهسازی بپردازیم،

0:02:53.065,0:02:54.482
و واضحترین آنها

0:02:54.482,0:02:58.852
این است که توزیع انرژی خورشیدی[br]در سیاره زمین یکنواخت نیست.

0:02:58.852,0:03:01.219
برخی نقاط آفتابیتر از نقاط دیگر است.

0:03:01.219,0:03:02.859
همچنین منظم و پیوسته نیست.

0:03:02.859,0:03:07.228
انرژی خورشیدی کمتری[br]در روزهای ابری و شبها وجود دارد.

0:03:07.228,0:03:09.638
بنابراین وابستگی کامل نیازمند

0:03:09.638,0:03:14.102
روشهای پربازدهای برای گرفتن الکتریسیته[br]از نقاط آفتابی یا حتی ابری،

0:03:14.102,0:03:17.087
و همچنین ذخبره مناسب آن است.

0:03:17.087,0:03:20.393
بازده یک سلول نیز خود مسألهای دیگر است.

0:03:20.393,0:03:23.444
اگر نور به جای جذب[br]بازتاب شود،

0:03:23.444,0:03:28.130
یا اگر الکترونهای جدا شده[br]بدون عبور از مدار به حفره بازگردند،

0:03:28.130,0:03:30.893
انرژی آن فوتون از بین میرود.

0:03:30.893,0:03:33.241
کاراترین سلول خورشیدی موجود

0:03:33.241,0:03:38.634
تنها میتواند ۴۶ درصد از انرژی تابش را[br]به الکتریسیته تبدیل کند،

0:03:38.634,0:03:43.642
و سیستمهای معمول تجاری نیز[br]بازدهای بین ۱۵ تا ۲۰ درصد دارند.

0:03:43.642,0:03:45.529
با وجود این محدودیتها،

0:03:45.529,0:03:47.204
عملاً ممکن است

0:03:47.204,0:03:50.618
تا انرژی تمام دنیا را[br]از طریق فناوری امروز خورشیدی تأمین کنیم.

0:03:50.618,0:03:52.984
ما نیاز به سرمایهگذاری جهت[br]ایجاد زیرساختها

0:03:52.984,0:03:54.971
در فضایی بزرگ داریم.

0:03:54.971,0:03:59.440
تخمینهایی از دهها[br]و بلکه صدها هزار کیلومترمربع وجود دارد،

0:03:59.440,0:04:00.976
که به نظر میرسد خیلی زیاد است،

0:04:00.976,0:04:06.312
اما مساحت بیابان «ساهارا» به تنهایی[br]بیش از ۷ میلیون کیلومتر مربع است.

0:04:06.312,0:04:09.039
در عین حال، سلولهای خورشیدی[br]بهتر، ارزانتر شده

0:04:09.039,0:04:11.986
و رقیبی برای برق شبکهها میشوند.

0:04:11.986,0:04:16.967
و ابداعاتی مثل زمینهای خورشیدی شناور،[br]میتوانند مسأله کمبود فضا را کلاً حل کنند.

0:04:16.967,0:04:18.956
گذشته از آزمایشهای نظری،

0:04:18.956,0:04:21.018
حقیقتی هست که[br]بیش از یک میلیارد انسان

0:04:21.018,0:04:24.481
دسترسی به شبکه برق رسانی مطمئنی ندارند،

0:04:24.481,0:04:26.567
به خصوص در کشورهای درحال توسعه،

0:04:26.567,0:04:28.842
که بسیاری از آنها آفتابی هستند.

0:04:28.842,0:04:30.096
پس در این مکانها،

0:04:30.096,0:04:34.979
انرژی خورسیدی گزینه بسیار ارزان و مطمئنی[br]نسبت به سایر موارد،

0:04:34.979,0:04:36.579
مثل نفت سفید است.

0:04:36.579,0:04:38.646
برای مثال، فنلاند یا سیاتل در آمریکا،

0:04:38.646,0:04:42.041
با این وجود، انرژی خورشیدی پربازده[br]اندکی دور از ذهن است.