Фотоволтаичните слънчеви клетки са полупроводникови материали, проектирани да преобразуват слънчевата светлина в електричество. Можете да мислите за полупроводник като празен рафт над кош, пълен с подскачащи топки - където топките са като електрони в полупроводник. Топките в кошчето отдолу не могат да се движат много далеч, така че материалът се държи зле. Но ако една топка скочи до рафта, тя може да се търкаля много лесно, така че материалът се превръща в добър проводник. Когато слънчевата светлина попадне в полупроводник, той може да вдигне топка от кошчето и да я постави на рафта. Бихте си помислили, че колкото повече слънчева светлина, толкова по-добре - повече топки, поставени на рафта, повече ток от слънчевата клетка. Но повече слънчева светлина може да означава и по-високи температури - а по-високите температури обикновено намаляват мощността на слънчевата клетка.
Полупроводници
Когато слънчевата светлина дойде в слънчева клетка, тя добавя енергия към електроните, но тези енергийни електрони не правят на никого нищо добро в слънчевата клетка - те трябва да излязат. Така че слънчевите клетки са проектирани така, че рафтът да е под ъгъл. Топка на рафта бързо се търкаля надолу. Ако изградите тръба от ниския ръб на рафта, навиващ се до кошчето отдолу, тогава топките ще потекат надолу от слънчевата клетка и обратно. Това е горе-долу това, което се случва, когато електрическите проводници са свързани към слънчева клетка - електроните се улавят от слънчевата светлина и се натискат във верига.
Захранване от слънчева клетка
В електрическо отношение мощността е напрежение по ток. Токът се отнася до броя на електроните, изтласкани от слънчевата клетка, а напрежението се отнася до "тласкането", което всеки електрон получава. Като се замислим обратно към кошчето и рафта, токът е броят на топките, поставени на рафта всяка секунда, а напрежението е колко високо е рафта.
Когато слънцето стане по-ярко. той дава енергия на повече електрони - повдига повече топки върху рафта - но рафтът не се издига по-високо. Тоест напрежението извън слънчевата клетка зависи от това как е изградена слънчевата клетка, докато максималният ток зависи от това колко слънчева светлина поглъща. Напрежението и токът също зависят от някои други фактори. Един от тях е температурата.
Температурни ефекти
Температурата измерва колко много се движат нещата. В случай на полупроводник, температурата измерва колко електрони се движат наоколо и колко притежателите на тези електрони се движат наоколо. Отново като мислим за рафта и кошчето с топки, когато полупроводникът е по-горещ, сякаш топките се разбъркват и подскачат в кошчето, а рафтът отгоре вибрира нагоре и надолу.
В гореща слънчева клетка топките вече малко подскачат, по-лесно е слънчевата светлина да ги вземе и сложи на рафта. Тъй като рафтът вибрира нагоре и надолу, също така е по-лесно топките да попаднат на рафта, но тъй като те не са толкова високи, не се търкалят толкова бързо. Тоест, когато силициевата слънчева клетка се нагрее, тя генерира повече ток, но по-малко напрежение. За съжаление, това е само малко повече ток и много по-малко напрежение, така че резултатът е, че мощността намалява.
Изход на соларен панел
Слънчевите панели са изградени от цял куп слънчеви клетки, свързани помежду си. Различните производители изграждат своите панели по различен начин, така че може да намерите един слънчев панел с 38 клетки и друг с 480 клетки. Дори при разликите в производството на силициеви слънчеви панели, материалът е горе-долу еднакъв, така че температурните ефекти също са почти идентични. Обикновено мощността на силициевата слънчева клетка пада с около 0,4% с всеки градус по Целзий (1,8 градуса по Фаренхайт).
Температурата се отнася за действителната температура на материала, а не за температурата на въздуха, така че в слънчев ден не е толкова необичайно слънчевият панел да достигне 45 градуса C (113 градуса F). Това означава, че панел с мощност 200 вата при 20 градуса C (68 градуса F) ще излъчва само 180 вата.