Conţinut
- De unde provine energia?
- Câtă putere furnizează Soarele?
- Ce procent din energia solară pot utiliza celulele solare?
- Cum creștem eficiența panoului?
Eficiența unui sistem fotovoltaic este măsurarea câtă parte din energia solară disponibilă o celulă solară se transformă în energie electrică. Majoritatea celulelor solare tipice din siliciu au o eficiență maximă de aproximativ 15%. Cu toate acestea, chiar și un sistem solar cu 15% de eficiență poate alimenta locuința medie într-un mod rentabil.
De unde provine energia?
Energia solară vine în pachete numite fotoni. Acești fotoni poartă o cantitate specifică de energie în funcție de lungimea lor de undă. Pe măsură ce lungimea de undă scade, energia unui foton crește. Acești fotoni excită electronii în celula solară, ceea ce îi determină să circule prin circuite, creând curent electric. Pentru a elibera un electron în siliciu, un foton are nevoie de cel puțin 1,1 electron volți de energie. Un volt de electron este cantitatea de energie necesară pentru a trece un electron printr-o diferență de potențial de un volt. Dacă un foton are mai mult de 1,1 electroni volți, un electron se va deplasa prin circuit, dar excesul de energie va fi eliberat sub formă de căldură. Acesta este unul dintre motivele pentru care celulele solare au o eficiență atât de scăzută; au nevoie de o cantitate foarte specifică de energie pentru a funcționa.
Câtă putere furnizează Soarele?
Soarele furnizează o cantitate diferită de putere, în funcție de locul în care vă aflați pe Pământ și unde se află pe cer. Panourile solare sunt de obicei evaluate, presupunând condiții standard cunoscute sub numele de AM1.5. Aceasta înseamnă masa de aer 1,5, care este condiția de testare acceptată pentru panourile solare. La AM1.5, soarele oferă 1.000 de wați pe metru pătrat. Cu toate acestea, energia solară disponibilă variază în funcție de locație, condițiile meteorologice și ora zilei.
Ce procent din energia solară pot utiliza celulele solare?
Pentru a înțelege puterea solară, folosim un model de radiații numit spectrul negru. Spectrul negru ne spune distribuția de energie a obiectelor la diferite lungimi de undă. Pe baza unui spectru negru, 23% din energia solară are o lungime de undă prea lungă pentru a fi utilă panourilor solare. Acei fotoni vor trece doar prin celulă. Alte lungimi de undă au o energie în exces. De fapt, încă 33% din energia solară este excesul de energie, care este de asemenea inutilizabil pentru celulele solare din siliciu. Prin urmare, aceasta lasă doar 44% din energia solară disponibilă celulelor solare din siliciu. Mai mult din această energie se pierde din cauza reflecției și a altor procese din celula în sine. Prin urmare, deși eficiența teoretică maximă poate fi mai mare, eficiența reală a celulelor de siliciu este de obicei în jur de 15 la sută.
Cum creștem eficiența panoului?
Pentru a crește eficiența panoului solar, putem îmbunătăți și diversifica materialele pe care le folosim pentru a le realiza. Diferite materiale necesită o cantitate diferită de energie fotonică pentru a produce curent. Prin urmare, panourile hibride pot acoperi o serie de valori de electroni diferite pentru a maximiza energia captată. O problemă a acestei abordări este costul de fabricație. Panoul solar standard este fabricat din siliciu, care este disponibil pe scară largă și bine înțeles. Pe măsură ce materialele utilizate în panourile solare devin mai rare și mai specializate, costurile de fabricație cresc. Prin urmare, o creștere a eficienței vine la o creștere a costului.