Fotovoltaické solární články jsou polovodičové materiály konstruované pro přeměnu slunečního světla na elektřinu. Polovodič si můžete představit jako prázdnou polici nad košem plným skákacích koulí - kde jsou koule jako elektrony v polovodiči. Kuličky v koši níže se nemohou pohybovat příliš daleko, takže materiál vede špatně. Pokud však koule vyskočí na poličku, může se velmi snadno odvalit, takže se materiál promění v dobrého dirigenta. Když sluneční světlo přijde do polovodiče, může vytáhnout kouli z koše a umístit ji na polici. Mysleli byste si, že čím více slunečního světla, tím lépe - více koulí položených na polici, více proudu ze solárního článku. Ale více slunečního světla může také znamenat vyšší teploty - a vyšší teploty obecně snižují výkon solárního článku.
Polovodiče
Když sluneční světlo přijde do solárního článku, dodává energii elektronům, ale tyto energetické elektrony nikomu v solárním článku nedělají nic dobrého - musí se dostat ven. Solární články jsou tedy navrženy tak, aby police byly šikmé. Míč na polici se rychle valí dolů. Pokud postavíte trubku od spodního okraje police, která se vinula kolem do popelnice dole, pak koule vytékají dolů ze solárního článku a zpět. To je víceméně to, co se stane, když jsou elektrické dráty připojeny k solárnímu článku - elektrony jsou zachyceny slunečním světlem a tlačeny do okruhu.
Energie ze solárního článku
Z elektrického hlediska je síla napětí krát proud. Proud se týká počtu elektronů vytlačovaných ze solárního článku a napětí označuje „tlak“, který každý elektron dostane. Když si vzpomenu zpět na koš a polici, aktuální je počet kuliček, které se každou sekundu vloží na polici, a napětí je, jak vysoká je police.
Když slunce svítí. dodává energii více elektronům - zvedá více koulí na polici - ale police se už nedostanou výš. To znamená, že napětí ze solárního článku závisí na tom, jak je solární článek postaven, zatímco maximální proud závisí na tom, kolik slunečního záření absorbuje. Napětí a proud závisí také na některých dalších faktorech. Jedním z nich je teplota.
Vliv teploty
Teplota měří, kolik věcí se pohybuje. V případě polovodiče teplota měří, do jaké míry se pohybují elektrony a kolik se pohybují držáky těchto elektronů. Když znovu přemýšlíme o poličce a zásobníku koulí, když je polovodič teplejší, je to, jako by se koule v zásobníku chvěly a poskakovaly a police výše vibrovala nahoru a dolů.
V horkém solárním článku se kuličky už trochu odrážejí, sluneční světlo je snáze zachytí a umístí na polici. Vzhledem k tomu, že police vibruje nahoru a dolů, je také jednodušší, aby se koule dostaly na polici, ale protože nejsou tak vysoké, nevalí se tak rychle. To znamená, že když se křemíkový solární článek zahřeje, generuje více proudu, ale méně napětí. Bohužel je to jen trochu více proudu a mnohem méně napětí, takže výsledkem je, že výkon klesá.
Výstup solárního panelu
Solární panely jsou postaveny z celé řady solárních článků propojených dohromady. Různí výrobci staví své panely odlišně, takže můžete najít jeden solární panel s 38 články a druhý se 480 články. I při rozdílech ve výrobě křemíkových solárních panelů je materiál víceméně stejný, takže teplotní efekty jsou také téměř identické. Typicky výkon křemíkových solárních článků klesá přibližně o 0,4 procenta s každým stupněm Celsia (1,8 stupně Fahrenheita).
Teplota odpovídá skutečné teplotě materiálu, nikoli teplotě vzduchu, takže za slunečného dne není tak neobvyklé, aby solární panel dosáhl 45 stupňů Celsia. To znamená, že panel dimenzovaný na 200 wattů při 20 ° C (68 ° F) vydá pouze 180 wattů.