Είναι τα μεγαλύτερα ηλιακά κύτταρα πιο αποτελεσματικά;

Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά κύτταρα απορροφούν ενέργεια από το ηλιακό φως και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια. Για να λειτουργήσει η διαδικασία, το φως του ήλιου πρέπει να το κάνει στο υλικό των ηλιακών κυττάρων και να απορροφηθεί, και η ενέργεια πρέπει να βγει από το ηλιακό στοιχείο. Κάθε ένας από αυτούς τους παράγοντες επηρεάζει την αποτελεσματικότητα ενός ηλιακού στοιχείου. Ορισμένοι παράγοντες είναι οι ίδιοι για μεγάλα και μικρά ηλιακά κύτταρα, αλλά υπάρχουν μερικοί που ποικίλλουν ανάλογα με το μέγεθος. Οι παράγοντες που διαφέρουν τείνουν να διευκολύνουν τα μικρότερα ηλιακά κύτταρα να είναι πιο αποτελεσματικά από τα μεγαλύτερα αντίστοιχα.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι καθορισμού της αποτελεσματικότητας. Αυτό που έχει τη μεγαλύτερη σημασία από την πλευρά του καταναλωτή είναι ως ο λόγος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται προς τη συνολική ενέργεια του ηλιακού φωτός που πλήττει την περιοχή του ηλιακού στοιχείου. Υπάρχουν πολλοί τύποι ηλιακών κυττάρων. Τα πολυλειτουργικά κελιά είναι πολύ ακριβά, αλλά μπορούν να γειτνιάσουν με 40% αποδοτικά. Τα κύτταρα πυριτίου είναι 13 έως 18 τοις εκατό αποτελεσματικά, ενώ άλλες προσεγγίσεις που ονομάζονται "λεπτές μεμβράνες" κύτταρα είναι οπουδήποτε από 6 έως 14 τοις εκατό αποτελεσματικές. Το υλικό, ο σχεδιασμός και η κατασκευή του κελιού έχουν πολύ μεγαλύτερη επίδραση στην αποδοτικότητα από ό, τι το μέγεθος.

Ο πρώτος παράγοντας που καθορίζει την απόδοση μιας ηλιακής κυψέλης είναι η ποσότητα φωτός που την καθιστά στο υλικό των ηλιακών κυψελών. Η επιφάνεια ενός ηλιακού στοιχείου πρέπει να έχει κάποιο είδος ηλεκτρικής επαφής για να ολοκληρώσει το κύκλωμα και να βγάλει την ισχύ. Αυτά τα ηλεκτρόδια εμποδίζουν το ηλιακό φως να φτάσει στο απορροφητικό υλικό. Δυστυχώς, δεν μπορείτε απλώς να βάλετε μικρά ηλεκτρόδια στην άκρη ενός ηλιακού στοιχείου επειδή τότε χάνετε πάρα πολύ από την ηλεκτρική ενέργεια σε αντίσταση στο υλικό των ηλιακών κυψελών. Αυτό σημαίνει ότι εάν έχετε ένα μεγάλο ηλιακό στοιχείο - ας πούμε περίπου 5 ίντσες τετράγωνο - θα πρέπει να έχετε αρκετά ηλεκτρόδια στην επιφάνεια, εμποδίζοντας το φως. Εάν το ηλιακό σας κελί είναι μισή ίντσα με μία ίντσα, τότε μπορείτε να το πετύχετε με μικρότερο ποσοστό της επιφάνειας που καλύπτεται από ηλεκτρόδια.

Όταν το ηλιακό φως εισέλθει στο υλικό των ηλιακών κυττάρων, θα ταξιδέψει μέχρι να αλληλεπιδράσει με ένα ηλεκτρόνιο στο υλικό. Εάν το ηλεκτρόνιο απορροφήσει την ενέργεια του ηλιακού φωτός, θα δοθεί ώθηση. Μπορεί να χάσει αυτήν την ενέργεια προσκρούοντας σε άλλα ηλεκτρόνια. Κυρίως, αυτό δεν εξαρτάται από το μέγεθος του ηλιακού στοιχείου. Εξαρτάται απλώς από τη σύνθεση και το σχεδιασμό του. Ωστόσο, εάν τα ηλεκτρόνια πρέπει να προχωρήσουν περισσότερο στο υλικό ημιαγωγών, είναι πιο πιθανό να χάσουν ενέργεια. Κάνοντας την απόσταση από τα ηλεκτρόδια μικρή, τότε είναι λιγότερο πιθανό το ηλεκτρόνιο να χάσει ενέργεια. Επειδή τα μεγαλύτερα κελιά έχουν σχεδιαστεί με περισσότερα ηλεκτρόδια, η απόσταση καταλήγει να είναι περίπου η ίδια, οπότε αυτό δεν αλλάζει πάρα πολύ με το μέγεθος των ηλιακών κυψελών.

Η αντίσταση είναι ένα μέτρο του πόσο δύσκολο είναι ένα ηλεκτρόνιο να ταξιδεύει μέσω ενός κυκλώματος. Με όλα τα υπόλοιπα να είναι ίδια, η μικρότερη απόσταση δημιουργεί χαμηλότερη αντίσταση, έτσι σημαίνει ότι τα μικρότερα κύτταρα θα σπαταλούν λιγότερη ενέργεια και θα είναι λίγο πιο αποτελεσματικά. Παρόλο που όλα αυτά τα αποτελέσματα ευνοούν τα μικρότερα κύτταρα σε σχέση με τα μεγαλύτερα, επηρεάζουν πολύ την αποτελεσματικότητα. Δεδομένου ότι τα ηλιακά κύτταρα γίνονται πραγματικά χρήσιμα μόνο όταν συνδυάζονται μαζί, συνήθως έχει νόημα να χρησιμοποιείτε μεγαλύτερα κύτταρα, ώστε να μην χρειάζεται να κάνετε τόση δουλειά συναρμολόγησης. Συνήθως, τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου έχουν μέγεθος περίπου 5 ή 6 ίντσες για να ταιριάζουν με το μέγεθος του ακατέργαστου πυριτίου από το οποίο είναι κατασκευασμένα. Στη συνέχεια συναρμολογούνται σε πάνελ λίγα πόδια στο πλάι.