Jsou větší solární články účinnější?

Fotovoltaické solární články absorbují energii ze slunečního světla a přeměňují ji na elektrickou energii. Aby tento proces fungoval, musí se sluneční světlo dostat do materiálu solárních článků a absorbovat se, a energie se musí ze solárního článku dostat ven. Každý z těchto faktorů ovlivňuje účinnost solárního článku. Některé faktory jsou stejné pro velké i malé solární články, ale existují některé, které se liší velikostí. Faktory, které se liší, mají tendenci usnadňovat, aby menší solární články byly efektivnější než jejich větší protějšky.

Existuje několik různých způsobů, jak definovat účinnost. Ten, který má z pohledu spotřebitele největší smysl, je poměr vyrobené elektrické energie k celkové sluneční energii dopadající na oblast solárního článku. Existuje mnoho druhů solárních článků. Multifunkční buňky jsou velmi drahé, ale mohou dosahovat 40% účinnosti. Křemíkové články jsou účinné 13 až 18 procent, zatímco jiné přístupy zvané „tenkovrstvé“ články jsou kdekoli od 6 do 14 procent účinné. Materiál, design a konstrukce článku mají mnohem větší vliv na účinnost než velikost.

Prvním faktorem, který určuje účinnost solárního článku, je množství světla, které proniká do materiálu solárního článku. Povrch solárního článku potřebuje nějaký elektrický kontakt, aby dokončil obvod a dostal energii ven. Tyto elektrody blokují sluneční světlo před absorpčním materiálem. Bohužel nemůžete jen položit malé elektrody na okraj solárního článku, protože pak ztratíte příliš mnoho elektřiny na odpor v materiálu solárního článku. To znamená, že pokud máte velký solární článek - řekněme asi 5 palců čtverečních - budete muset mít několik elektrod na povrchu, které blokují světlo. Pokud je váš solární článek půl palce na jeden palec, pak se můžete dostat s menším procentem povrchu pokrytého elektrodami.

Když se sluneční světlo dostane do materiálu solárních článků, bude cestovat, dokud nebude interagovat s elektronem v materiálu. Pokud elektron absorbuje energii slunečního světla, dostane se mu podpory. Tuto energii může ztratit nárazem do jiných elektronů. Většinou to nezávisí na velikosti solárního článku. Záleží jen na jeho složení a designu. Pokud však elektrony musí jít v polovodičovém materiálu dále, je pravděpodobnější, že mohou ztratit energii. Zmenšením vzdálenosti k elektrodám je méně pravděpodobné, že elektron ztratí energii. Protože větší články jsou navrženy s více elektrodami, vzdálenost končí zhruba stejně, takže se to s velikostí solárních článků příliš nemění.

Odpor je měřítkem toho, jak těžké je pro elektron cestovat obvodem. Pokud je vše ostatní stejné, kratší vzdálenost vytváří nižší odpor, což znamená, že menší buňky budou plýtvat méně energie a budou o něco efektivnější. I když všechny tyto účinky upřednostňují menší buňky před těmi většími, mají velmi malý vliv na účinnost. Vzhledem k tomu, že solární články se stávají opravdu užitečnými, pouze když jsou kombinovány dohromady, má obvykle smysl používat větší články, takže nemusíte dělat tolik montážních prací. Typicky jsou křemíkové solární články asi 5 nebo 6 palců čtverečních, aby odpovídaly velikosti surového křemíku, ze kterého jsou vyrobeny. Poté se spojí do panelů několik stop na stranu.