Les cellules solaires photovoltaïques absorbent l'énergie du soleil et la convertissent en énergie électrique. Pour que le processus fonctionne, la lumière du soleil doit pénétrer dans le matériau de la cellule solaire et être absorbée, et l'énergie doit sortir de la cellule solaire. Chacun de ces facteurs influence l'efficacité d'une cellule solaire. Certains facteurs sont les mêmes pour les grandes et les petites cellules solaires, mais certains varient en fonction de la taille. Les facteurs qui varient ont tendance à permettre aux petites cellules solaires d'être plus efficaces que leurs homologues plus grandes.
Efficacité
Il existe plusieurs façons de définir l'efficacité. Celui qui a le plus de sens du point de vue du consommateur est le rapport entre l'énergie électrique produite et l'énergie solaire totale frappant la surface de la cellule solaire. Il existe de nombreux types de cellules solaires. Les cellules multifonctions sont très chères, mais peuvent être d'environ 40 % d'efficacité. Les cellules au silicium sont efficaces de 13 à 18%, tandis que d'autres approches appelées cellules à "couche mince" sont efficaces de 6 à 14%. Le matériau, la conception et la construction de la cellule ont beaucoup plus d'influence sur l'efficacité que la taille.
Faire entrer la lumière
Le premier facteur qui détermine l'efficacité d'une cellule solaire est la quantité de lumière qui la transforme en matériau de cellule solaire. La surface d'une cellule solaire doit avoir une sorte de contact électrique pour compléter le circuit et obtenir le courant. Ces électrodes empêchent la lumière du soleil d'atteindre le matériau absorbant. Malheureusement, vous ne pouvez pas simplement placer de petites électrodes sur le bord d'une cellule solaire, car vous perdez alors trop d'électricité à cause de la résistance du matériau de la cellule solaire. Cela signifie que si vous avez une grande cellule solaire - disons environ 5 pouces carrés - vous aurez besoin de plusieurs électrodes sur toute la surface, bloquant la lumière. Si votre cellule solaire mesure un demi-pouce sur un pouce, vous pouvez vous en tirer avec un plus petit pourcentage de la surface couverte par les électrodes.
Lumière entrante, électrons sortants
Lorsque la lumière du soleil pénètre dans le matériau de la cellule solaire, elle se déplace jusqu'à ce qu'elle interagisse avec un électron dans le matériau. Si l'électron absorbe l'énergie de la lumière du soleil, il recevra un coup de pouce. Il peut perdre cette énergie en heurtant d'autres électrons. La plupart du temps, cela ne dépend pas de la taille de la cellule solaire. Cela dépend juste de sa composition et de sa conception. Cependant, si les électrons doivent aller plus loin dans le matériau semi-conducteur, il est plus probable qu'ils perdent de l'énergie. En réduisant la distance aux électrodes, il est moins probable que l'électron perde de l'énergie. Parce que les cellules plus grandes sont conçues avec plus d'électrodes, la distance finit par être à peu près la même, donc cela ne change pas trop avec la taille des cellules solaires.
Taille de la cellule solaire
La résistance est une mesure de la difficulté pour un électron de traverser un circuit. Toutes choses étant égales par ailleurs, une distance plus courte crée une résistance plus faible, ce qui signifie que les petites cellules gaspilleront moins d'énergie et seront un peu plus efficaces. Même si tous ces effets favorisent les petites cellules par rapport aux plus grandes, ils ont une très faible influence sur l'efficacité. Étant donné que les cellules solaires ne deviennent vraiment utiles que lorsqu'elles sont combinées, il est généralement judicieux d'utiliser des cellules plus grandes afin de ne pas avoir à faire autant de travail d'assemblage. En règle générale, les cellules solaires au silicium mesurent environ 5 ou 6 pouces carrés pour correspondre à la taille du silicium brut à partir duquel elles sont construites. Ils sont ensuite assemblés en panneaux de quelques pieds de côté.