Kas suuremad päikesepatareid on tõhusamad?

Fotogalvaanilised päikesepatareid neelavad päikesevalguse energiat ja muudavad selle elektrienergiaks. Protsessi toimimiseks peab päikesevalgus muutma selle päikesepatarei materjaliks ja imenduma ning energia peab päikesepatareist välja tulema. Kõik need tegurid mõjutavad päikesepatarei efektiivsust. Mõned tegurid on suurte ja väikeste päikesepatareide puhul samad, kuid on ka neid, mis erinevad suuruse järgi. Erinevad tegurid muudavad väiksemate päikesepatareide efektiivsuse suuremaks kui nende suuremad analoogid.

Efektiivsuse määratlemiseks on mitu erinevat viisi. Tarbija seisukohast kõige mõistlikum on toodetud elektrienergia ja päikesepatarei piirkonda tabava kogu päikesevalgusenergia suhe. Päikesepatareisid on mitut tüüpi. Multifunktsionaalsed elemendid on väga kallid, kuid võivad olla 40-protsendilise efektiivsusega. Ränielemendid on efektiivsed 13–18 protsenti, samas kui muud „õhukese kile” rakkudena nimetatud lähenemisviisid on tõhusad vahemikus 6–14 protsenti. Elemendi materjal, disain ja konstruktsioon mõjutavad tõhusust palju rohkem kui suurus.

Esimene tegur, mis määrab päikesepatarei efektiivsuse, on valguse hulk, mis muudab selle päikesepatarei materjaliks. Päikeseelemendi pinnal peab olema mingisugune elektriline kontakt, et vooluringi lõpule viia ja vool välja saada. Need elektroodid takistavad päikesevalgust jõudmast absorbeerivale materjalile. Kahjuks ei saa päikesepatarei servale lihtsalt väikesi elektroode panna, sest siis kaotate päikesepatarei materjali vastupidavusele liiga palju elektrit. See tähendab, et kui teil on suur päikesepatarei - ütleme umbes 5 tolli ruut -, peate kogu pinna ulatuses olema mitu elektroodi, mis blokeerivad valgust. Kui teie päikesepatarei on pool tolli ja üks toll, siis saate läbi väiksema protsendi elektroodidega kaetud pinnast.

Kui päikesevalgus satub päikesepatarei materjali, liigub see mööda, kuni see interakteerub materjalis oleva elektroniga. Kui elektron neelab päikesevalguse energiat, saab see hoogu juurde. See võib kaotada selle energia, põrkudes teistesse elektronidesse. Enamasti ei sõltu see päikesepatarei suurusest. See sõltub lihtsalt selle koostisest ja kujundusest. Kuid kui elektronid peavad pooljuhtmaterjalis kaugemale minema, on tõenäolisem, et nad võivad energiat kaotada. Kui teete elektroodide kauguse väikeseks, siis on vähem tõenäoline, et elektron kaotab energiat. Kuna suuremad elemendid on konstrueeritud rohkemate elektroodidega, on kaugus lõpuks umbes sama, nii et see ei muutu päikesepatarei suuruse juures liiga palju.

Takistus on mõõt, kui raske on elektronil läbi vooluahela liikuda. Kui kõik muu on võrdne, tekitab lühem vahemaa väiksema takistuse, mis tähendab, et väiksemad rakud raiskavad vähem energiat ja on veidi tõhusamad. Kuigi kõik need mõjud eelistavad väiksemaid rakke suurematele, mõjutavad need efektiivsust väga vähe. Kuna päikesepatareid saavad tõeliselt kasulikud alles siis, kui need on kokku ühendatud, on tavaliselt mõttekas kasutada suuremaid rakke, nii et te ei pea nii palju montaažitöid tegema. Tavaliselt on räni päikesepatareid ruudukujulised umbes 5 või 6 tolli, mis vastavad toorräni suurusele, millest need on ehitatud. Seejärel pannakse need paar jalga küljelt paneelidesse.