Le celle solari più grandi sono più efficienti?

Le celle solari fotovoltaiche assorbono energia dalla luce solare e la convertono in energia elettrica. Affinché il processo funzioni, la luce solare deve entrare nel materiale della cella solare e essere assorbita e l'energia deve uscire dalla cella solare. Ciascuno di questi fattori influenza l'efficienza di una cella solare. Alcuni fattori sono gli stessi per le celle solari grandi e piccole, ma ce ne sono alcuni che variano con le dimensioni. I fattori che variano tendono a rendere più semplice l'efficienza delle celle solari più piccole rispetto alle loro controparti più grandi.

Esistono diversi modi per definire l'efficienza. Quello che ha più senso dal punto di vista del consumatore è il rapporto tra l'energia elettrica prodotta e l'energia solare totale che colpisce l'area della cella solare. Esistono molti tipi di celle solari. Le celle multifunzione sono molto costose, ma possono essere efficienti intorno al 40%. Le celle al silicio sono efficienti dal 13 al 18%, mentre altri approcci chiamati celle a "film sottile" hanno un'efficienza compresa tra il 6 e il 14%. Il materiale, il design e la costruzione della cella hanno un'influenza molto maggiore sull'efficienza rispetto alle dimensioni.

Il primo fattore che determina l'efficienza di una cella solare è la quantità di luce che penetra nel materiale della cella solare. La superficie di una cella solare deve avere un qualche tipo di contatto elettrico per completare il circuito e ottenere l'alimentazione. Questi elettrodi impediscono alla luce solare di raggiungere il materiale assorbente. Sfortunatamente, non puoi semplicemente mettere piccoli elettrodi sul bordo di una cella solare perché poi perdi troppa elettricità a causa della resistenza nel materiale della cella solare. Ciò significa che se hai una grande cella solare - diciamo circa 5 pollici quadrati - dovrai avere diversi elettrodi sulla superficie, che bloccano la luce. Se la tua cella solare è di mezzo pollice per un pollice, puoi cavartela con una percentuale inferiore della superficie coperta da elettrodi.

Quando la luce solare entra nel materiale della cella solare, viaggerà finché non interagirà con un elettrone nel materiale. Se l'elettrone assorbe l'energia della luce solare, riceverà una spinta. Può perdere quell'energia andando a sbattere contro altri elettroni. Per lo più, ciò non dipende dalle dimensioni della cella solare. Dipende solo dalla sua composizione e dal design. Tuttavia, se gli elettroni devono andare oltre nel materiale semiconduttore, è più probabile che possano perdere energia. Riducendo la distanza dagli elettrodi, è meno probabile che l'elettrone perda energia. Poiché le celle più grandi sono progettate con più elettrodi, la distanza finisce per essere più o meno la stessa, quindi questo non cambia troppo con le dimensioni delle celle solari.

La resistenza è una misura di quanto sia difficile per un elettrone viaggiare attraverso un circuito. A parità di altre condizioni, una distanza più breve crea una resistenza inferiore, quindi le celle più piccole sprecheranno meno energia e saranno un po' più efficienti. Anche se tutti questi effetti favoriscono le cellule più piccole rispetto a quelle più grandi, hanno un'influenza molto piccola sull'efficienza. Poiché le celle solari diventano davvero utili solo quando vengono combinate insieme, di solito ha senso utilizzare celle più grandi in modo da non dover fare tanto lavoro di assemblaggio. In genere, le celle solari al silicio sono di circa 5 o 6 pollici quadrati per adattarsi alle dimensioni del silicio grezzo da cui sono costruite. Vengono quindi assemblati in pannelli di pochi piedi per lato.