Fotonaponske solarne ćelije su poluvodički materijali dizajnirani da pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu. Poluvodič možete zamisliti kao praznu policu iznad kante pune poskočnih kuglica - gdje su kuglice poput elektrona u poluvodiču. Kuglice u kanti za dolje ne mogu se pomaknuti jako daleko, pa materijal loše provodi. Ali ako kugla skoči do police, može se vrlo lako kotrljati, pa se materijal pretvara u dobar vodič. Kad sunčeva svjetlost uđe u poluvodič, on može podići kuglu iz kante i staviti je na policu. Pomislili biste što više sunčeve svjetlosti, to bolje - više kuglica stavite na policu, više struje iz solarne ćelije. Ali više sunčeve svjetlosti može značiti i više temperature - a više temperature općenito smanjuju snagu solarne ćelije.
Poluvodiči
Kad sunčeva svjetlost dođe u solarnu ćeliju, ona dodaje energiju elektronima, ali ti energetski elektroni nikome ne donose dobro u solarnoj ćeliji - oni moraju izaći. Dakle, solarne ćelije su konstruirane tako da polica bude pod kutom. Lopta na polici brzo se kotrlja. Ako izgradite cijev od niskog ruba police koja se vijuga okolo do kante za smeće, tada će kuglice teći dolje iz solarne ćelije i natrag. To se manje-više događa kad se električne žice spoje na solarnu ćeliju - elektrone pokupi sunčeva svjetlost i gurne u krug.
Snaga iz solarne ćelije
U električnom smislu, snaga je napon puta struja. Struja se odnosi na broj elektrona koji se istiskuju iz solarne ćelije, a napon se odnosi na "potisak" koji svaki elektron dobije. Kad se vratimo na kantu i policu, trenutni je broj kuglica stavljenih na policu svake sekunde, a napon je koliko je visoka polica.
Kad sunce posvijetli. daje energiju većem broju elektrona - podiže više kuglica na policu - ali polica ne postaje ništa viša. Odnosno, napon van solarne ćelije ovisi o tome kako je solarna ćelija izgrađena, dok maksimalna struja ovisi o tome koliko sunčeve svjetlosti apsorbira. Napon i struja također ovise o nekim drugim čimbenicima. Jedna od takvih je temperatura.
Učinci temperature
Temperatura mjeri koliko se stvari kreću. U slučaju poluvodiča, temperatura mjeri koliko se elektroni kreću i koliko se držači tih elektrona kreću okolo. Opet razmišljajući o polici i kanti s kuglicama, kad je poluvodič vrući, čini se kao da se kuglice uskomešavaju i poskakuju u posudi, a polica iznad vibrira gore-dolje.
U vrućoj solarnoj ćeliji kuglice već pomalo poskakuju, sunčevo svjetlo ih je lakše podići i staviti na policu. Budući da polica vibrira gore-dolje, kuglicama je također lakše doći na policu, ali budući da nisu tako visoke, ne kotrljaju se tako brzo. Odnosno, kada se silicijeva solarna ćelija zagrije, ona generira više struje, ali manje napona. Nažalost, radi se samo o malo više struje i puno manje napona, pa je rezultat smanjena snaga.
Izlaz solarne ploče
Solarne ploče izgrađene su od cijele hrpe solarnih ćelija povezanih zajedno. Različiti proizvođači svoje panele grade drugačije, pa ćete možda pronaći jedan solarni panel s 38 ćelija, a drugi s 480 ćelija. Čak i s razlikama u proizvodnji silikonskih solarnih panela, materijal je više-manje isti, pa su i temperaturni učinci gotovo identični. Tipično, silicijska snaga sunčevih ćelija pada oko 0,4 posto sa svakim stupnjem Celzijusa (1,8 stupnjeva Fahrenheita).
Temperatura se odnosi na stvarnu temperaturu materijala, a ne na temperaturu zraka, pa za sunčanog dana nije toliko neobično da solarni panel dosegne 45 stupnjeva C (113 stupnjeva F). To znači da će ploča snage 200 vata na 20 stupnjeva C (68 stupnjeva F) isporučiti samo 180 vata.