Садржај
- Одакле долази енергија?
- Колико снаге пружа Сунце?
- Колики проценат енергије сунца могу користити соларне ћелије?
- Како повећати ефикасност панела?
Ефикасност фотонапонског система је мерење количине доступне соларне енергије коју соларна ћелија претвара у електричну. Најчешће типичне силицијумске соларне ћелије имају максималну ефикасност од око 15 процената. Међутим, чак и соларни систем с 15-постотном ефикасношћу може напајати просјечан дом на економичан начин.
Одакле долази енергија?
Енергија у сунчевој светлости долази у пакетима који се називају фотони. Ови фотони носе одређену количину енергије у зависности од њихове таласне дужине. Како се таласна дужина смањује, енергија фотона расте. Ови фотони побудују електроне у соларној ћелији због чега они протицу кроз струјни круг, стварајући електричну струју. Да би се ослободио електрон у силикону, фотону је потребно најмање 1,1 електрон волти енергије. Електронски волт је количина енергије која је потребна за кретање електрона кроз разлику од једног волта потенцијала. Ако фотон има више од 1,1 електрон волта, електрон ће се кретати кроз круг, али вишак енергије ће се ослобађати као топлота. То је један од разлога што соларне ћелије имају тако малу ефикасност; потребна им је само врло специфична количина енергије да би радили.
Колико снаге пружа Сунце?
Сунце пружа различиту количину снаге у зависности од тога где се налазите на Земљи и где се налази на небу. Соларни панели су обично оцењени уз претпоставку стандардних услова познатих као АМ1.5. То значи ваздушна маса 1,5, што је прихваћено стање испитивања за соларне панеле. У АМ1.5, сунце даје 1.000 вати по квадратном метру. Међутим, стварна расположива соларна енергија варира од локације, временских услова и доба дана.
Колики проценат енергије сунца могу користити соларне ћелије?
Да бисмо разумели снагу сунца, користимо модел зрачења који се зове спектар црних тела. Спектар црних тела говори нам о расподјели енергије објеката на различитим таласним дужинама. На основу спектра црних тела, 23 процента енергије од сунца има таласну дужину предугог да би било корисно соларним панелима. Ти ће фотони тек проћи кроз ћелију. Остале таласне дужине имају нешто вишка енергије. У ствари, додатних 33 процента сунчеве енергије је вишак енергије који је такође неупотребљив за силиконске соларне ћелије. Стога ово оставља само 44 процента сунчеве енергије на располагању силиконским соларним ћелијама. Више ове енергије се губи због рефлексије и других процеса у самој ћелији. Стога, иако је теоријска максимална ефикасност можда већа, стварна ефикасност ћелија са силицијумом је обично око 15 процената.
Како повећати ефикасност панела?
Да бисмо повећали ефикасност соларних панела, можемо побољшати и диверзификовати материјале које користимо за њихову израду. Различити материјали захтевају различиту количину фотонске енергије да би се произвела струја. Због тога, хибридни панели могу да покрију бројне различите вредности волта електрона како би максимизирали заузету енергију. Један проблем овог приступа су трошкови производње. Стандардни соларни панел направљен је од силикона, који је широко доступан и добро разумети. Како материјали који се користе у соларним плочама постају све рјеђи и специјализованији, трошкови производње расту. Стога, повећање ефикасности долази услед повећања трошкова.