آثار درجة الحرارة على إنتاج طاقة الألواح الشمسية

تعمل الألواح الشمسية الكهروضوئية على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ، لذلك تعتقد أنه كلما زاد ضوء الشمس ، كان ذلك أفضل. هذا ليس صحيحًا دائمًا ، لأن ضوء الشمس لا يتكون فقط من الضوء الذي تراه ، ولكن أيضًا من الأشعة تحت الحمراء غير المرئية ، والتي تحمل الحرارة. ستؤدي اللوحة الشمسية الخاصة بك أداءً رائعًا إذا حصلت على الكثير من الضوء ، ولكن مع ارتفاع درجة الحرارة ، يتدهور أدائها

الألواح الشمسية الكهروضوئية عبارة عن تجميعات من خلايا فردية مصنوعة من مادة شبه موصلة. يتم تحديد الجهد الذي تبديه الخلية الشمسية في الغالب من خلال اختيار أشباه الموصلات وتفاصيل طبقات أشباه الموصلات. خلايا السيليكون الشمسية - الخيار الأكثر شيوعًا - تطفئ حوالي نصف فولت من كل خلية. التيار الذي تولده الخلية الشمسية هو دالة على مقدار ضوء الشمس الذي يضربها. كلما زاد ضوء الشمس الذي يصيبه ، زاد التيار الذي يولده ، حتى حدود الخلية. الطاقة الكهربائية هي نتاج التيار مرات الجهد. يمكن أن تحتوي لوحة شمسية صغيرة على 36 خلية سلكية لإنتاج حوالي 18 فولت إجمالاً بتيار 2 أمبير. سيتم تصنيف هذه اللوحة الشمسية لـ 18 فولت × 2 أمبير = 36 واط من طاقة الذروة. إذا أُضيء لمدة ساعة ، فسوف يولد 36 واط / ساعة من الطاقة.

يختبر مصنعو الألواح الشمسية منتجاتهم في ظروف قياسية تبلغ 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) مع تشمس 1000 واط لكل متر مربع. التشمس هو مقياس لمقدار الطاقة الشمسية التي تضرب كل متر مربع عموديًا على اتجاه ضوء الشمس. يمكن أن يكون التشمس أعلى من 1000 واط لكل متر مربع في وقت الظهيرة في أيام صافية للغاية ، وهذا سيجعل لوحتك الشمسية تولد المزيد من التيار ، مما يعني المزيد من الطاقة. لسوء الحظ ، إنها قصة مختلفة مع درجة الحرارة. مع ارتفاع درجات حرارة الخلايا الشمسية عن 25 درجة مئوية ، يرتفع التيار بشكل طفيف للغاية ، لكن الجهد ينخفض ​​بسرعة أكبر. التأثير الصافي هو انخفاض في الطاقة الناتجة مع زيادة درجة الحرارة. تحتوي الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون النموذجي على معامل درجة حرارة يتراوح بين -0.4 إلى -0.5 بالمائة. هذا يعني أنه لكل درجة مئوية أعلى من 25 ، سينخفض ​​خرج الطاقة من المصفوفة بهذه النسبة المئوية. عند 45 درجة مئوية (113 درجة فهرنهايت) ، ستنتج لوحة شمسية بقوة 40 واط مع معامل درجة حرارة -0.4 أقل من 37 واط.

يقتبس أداء الألواح الشمسية 25 درجة مئوية ، وينخفض ​​مع ارتفاع درجة الحرارة. لحسن الحظ ، تزداد مرة أخرى مع انخفاض درجة الحرارة. إذا كنت في منطقة معتدلة ، فسيعود الأداء الذي تخسره في حرارة الصيف إلى أيام الشتاء الباردة الصافية. إذا لم يكن ذلك عزاءًا كافيًا بالنسبة لك ، فيمكنك أيضًا بناء مجموعة الطاقة الشمسية الخاصة بك للاستفادة من تأثيرات التبريد الطبيعية للرياح - توجيه التيارات لحمل الحرارة بعيدًا عن الألواح الشمسية. بالنسبة للأنظمة المثبتة على السقف ، يمكن أن يكون ذلك بسيطًا مثل التأكد من ترك مساحة 6 بوصات بين الألواح والسقف. يمكنك اتباع نهج أكثر نشاطًا للتبريد باستخدام التبريد التبخيري - باستخدام تبخر الماء لتبريد الألواح بنفس الطريقة التي يبرد بها العرق بشرتك في يوم حار.

يأتي بديل لألواح السيليكون الشمسية التقليدية في شكل ألواح رقيقة. إنها مصنوعة من مواد مختلفة من أشباه الموصلات ، ومعامل درجة حرارتها حوالي نصف ذلك من السيليكون. لا تبدأ الألواح ذات الأغشية الرقيقة بكفاءة عالية مثل الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون البلوري ، لكن حساسيتها المنخفضة لدرجات الحرارة المرتفعة تجعلها خيارًا جذابًا للمواقع شديدة الحرارة. تُستخدم الألواح ذات الأغشية الرقيقة تمامًا مثل نظيراتها البلورية ، لكنها عادةً ما تكون أقل كفاءة بنسبة 2٪. معامل درجة الحرارة لديهم يتراوح من حوالي -0.2 إلى -0.3 في المائة. هناك مواد بلورية أخرى تبدأ بكفاءة أعلى من السيليكون ولها أيضًا معامل درجة حرارة موجب. هذا يعني أنها تتحسن مع ارتفاع درجة الحرارة. إنها أيضًا باهظة الثمن ، مما يحد من استخدامها لبعض التطبيقات المتخصصة. في النهاية ، على الرغم من ذلك ، يمكن أن يشقوا طريقهم إلى المنازل السكنية.