Las células solares fotovoltaicas absorben energía de la luz solar y la convierten en energía eléctrica. Para que el proceso funcione, la luz solar debe convertirse en el material de la célula solar y ser absorbida, y la energía debe salir de la célula solar. Cada uno de esos factores influye en la eficiencia de una celda solar. Algunos factores son los mismos para las células solares grandes y pequeñas, pero hay algunos que varían con el tamaño. Los factores que varían tienden a facilitar que las células solares más pequeñas sean más eficientes que sus contrapartes más grandes.
Eficiencia
Hay varias formas diferentes de definir la eficiencia. La que tiene más sentido desde la perspectiva del consumidor es la relación entre la energía eléctrica producida y la energía solar total que incide en el área de la célula solar. Hay muchos tipos de células solares. Las celdas multifunción son muy caras, pero pueden tener una eficiencia cercana al 40 por ciento. Las celdas de silicio tienen una eficiencia del 13 al 18 por ciento, mientras que otros enfoques llamados celdas de "película delgada" tienen una eficiencia del 6 al 14 por ciento. El material, el diseño y la construcción de la celda influyen mucho más en la eficiencia que el tamaño.
Entrando luz
El primer factor que determina la eficiencia de una célula solar es la cantidad de luz que llega al material de la célula solar. La superficie de una celda solar necesita tener algún tipo de contacto eléctrico para completar el circuito y desconectar la energía. Esos electrodos impiden que la luz solar llegue al material absorbente. Desafortunadamente, no puede simplemente colocar pequeños electrodos en el borde de una celda solar porque entonces pierde demasiada electricidad debido a la resistencia del material de la celda solar. Eso significa que si tiene una celda solar grande, digamos aproximadamente 5 pulgadas cuadradas, necesitará tener varios electrodos en la superficie, bloqueando la luz. Si su celda solar mide media pulgada por una pulgada, puede arreglárselas con un porcentaje menor de la superficie cubierta por electrodos.
Luz adentro, electrones afuera
Cuando la luz solar penetra en el material de la célula solar, viajará hasta que interactúe con un electrón del material. Si el electrón absorbe la energía de la luz solar, se le dará un impulso. Puede perder esa energía al chocar con otros electrones. En su mayoría, eso no depende del tamaño de la celda solar. Solo depende de su composición y diseño. Sin embargo, si los electrones necesitan ir más lejos en el material semiconductor, es más probable que pierdan energía. Al reducir la distancia a los electrodos, es menos probable que el electrón pierda energía. Debido a que las celdas más grandes están diseñadas con más electrodos, la distancia termina siendo aproximadamente la misma, por lo que esto no cambia demasiado con el tamaño de la celda solar.
Tamaño de la celda solar
La resistencia es una medida de lo difícil que es para un electrón viajar a través de un circuito. Con todo lo demás en igualdad de condiciones, una distancia más corta crea una menor resistencia, lo que significa que las celdas más pequeñas desperdiciarán menos energía y serán un poco más eficientes. Aunque todos esos efectos favorecen a las células más pequeñas sobre las más grandes, son influencias muy pequeñas en la eficiencia. Dado que las celdas solares solo se vuelven realmente útiles cuando se combinan juntas, generalmente tiene sentido usar celdas más grandes para que no tenga que hacer tanto trabajo de ensamblaje. Por lo general, las células solares de silicio tienen aproximadamente 5 o 6 pulgadas cuadradas para que coincidan con el tamaño del silicio en bruto del que están construidas. Luego se juntan en paneles de unos pocos pies de lado.