Ein Solarpanel wird nicht aufhören zu arbeiten, wenn es kalt wird. Tatsächlich stellt extreme Hitze eine größere Bedrohung für die Funktion eines Solarpanels dar als extreme Kälte. Wenn die Temperatur steigt, produzieren Sonnenkollektoren weniger Strom für eine bestimmte Menge an Sonnenenergie. Umgekehrt, wenn es kälter wird, produzieren Sonnenkollektoren mehr Strom.
Im Inneren des Solarpanels
Solarzellen erzeugen Strom, wenn die Elektronen in den Atomen der Zelle durch die Energie des Sonnenlichts angeregt werden. Die äußersten Elektronen in den Atomen existieren auf einem Energieniveau, das als Valenzband bezeichnet wird. Wenn sie genug Energie vom Sonnenlicht bekommen, springen die Elektronen auf ein Energieniveau, das als Leitungsband bezeichnet wird. Wenn eine Zelle erhitzt wird, nimmt die Differenz zwischen Valenzband und Leitungsband ab. Während die Elektronen bei heißen Temperaturen leichter freigesetzt werden können, tragen sie daher nicht so viel Energie, wenn sie freigesetzt werden.
Spannung, Strom und Leistung
Spannung ist die elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten. Strom ist das Maß für den Stromfluss durch eine Flächeneinheit. Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom. Wenn eine Zelle kalt wird, steigt die Spannung, während der Strom abnimmt. Jedes Elektron trägt mehr Energie, aber es fließen weniger Elektronen. Der Spannungsanstieg ist größer als der Stromabfall. Daher steigt die Leistungsabgabe. Wenn die Zelle heiß wird, sinkt die Spannung, aber der Strom steigt. Auch hier ist die Spannungsänderung größer als die Stromänderung. Daher nimmt die Leistung ab.
Effizienzänderung mit der Temperatur
Der Wirkungsgrad eines Solarpanels ist das prozentuale Maß der Ausgangsleistung des Panels im Verhältnis zur verfügbaren Gesamtsonnenenergie. Ein 15-Prozent-Panel würde beispielsweise 150 Watt aus den verfügbaren 1.000 Watt Sonnenenergie erzeugen, die seine Oberfläche erreicht. Der Wirkungsgrad eines Panels sinkt um etwa 0,05 Prozent pro Temperaturerhöhung um ein Grad Celsius. Umgekehrt steigt die Effizienz eines Panels um 0,05 Prozent pro Temperaturabfall um ein Grad Celsius.
Faktoren, die die Zelltemperatur beeinflussen
Nur weil es draußen kalt ist, heißt das nicht, dass das Panel selbst kalt ist. Solarzellen geben einen Teil der Energie als Wärme ab. Abhängig von der Montageart des Panels und den Umgebungsluftbedingungen kann diese Wärme die Betriebstemperatur des Panels beeinflussen. Zum Beispiel wird ein auf dem Dach montiertes Paneel die Wärme nicht so gut abführen wie ein freistehendes. Dies erhöht die Wärme des Panels und verringert daher die Effizienz. Wind hingegen trägt dazu bei, die Wärme von den Zellen wegzuleiten. Daher ist ein kalter, windiger Tag ideal, um Solarstrom zu erzeugen. Dadurch wird die Leistungsabgabe des Panels erhöht und die eigene Wärme des Panels abgeleitet.
