חישוב היעילות של תאים סולאריים

כשאתה יושב על החוף, השמים הכחולים שאתה רואה, החום שאתה מרגיש והגלים שאתה שומע מקורם באנרגיית אור השמש. תאים סולאריים פוטו-וולטאיים הם דרך להמיר את האנרגיה באור השמש למשהו אחר שאינו יום חופשה מהנה. תאים סולריים ממירים אנרגיה באור השמש לאנרגיה חשמלית. היעילות של תא סולארי היא היחס בין כמות האנרגיה החשמלית שהוא מייצר לכמות האנרגיה הסולארית הפוגעת בו.

היעילות של כל תהליך היא מדד עד כמה התהליך עובד. כלומר, כמה מאמץ אתה צריך להשקיע כדי להשיג תפוקה. לפעמים קשה לכמת יעילות, אך לתאים סולאריים זה קל יחסית. הקלט לתא סולארי הוא אור שמש והפלט הוא חשמל. באופן ספציפי יותר, הקלט הוא אנרגיה מאור השמש, והפלט הוא אנרגיה באלקטרונים.

ברמה היסודית, האור מורכב מחבילות אנרגיה זעירות הנקראות פוטונים. בכל רגע במהלך היום, מיליארדי פוטונים מתקשרים עם תא סולארי. הפוטונים הללו נושאים כמויות שונות של אנרגיה, תלוי בצבע שלהם. חלק מהפוטונים משקפים תא סולרי, חלקם עוברים דרכו וחלקם נקלטים. גורלו של כל פוטון נתון תלוי באנרגיה שלו - או, באופן שווה, בצבעו. אי אפשר לחזות בוודאות את התנהגותו של פוטון ספציפי כלשהו, ​​אך ניתן לחשב את ההסתברות לאינטראקציה.

הרוב המכריע של תאי השמש עשויים ממוליכים למחצה. אחת התכונות של מוליכים למחצה הם מבני אנרגיה המכונים "פערי פס". אלקטרונים בצד התחתון של פס הלהקה נכלאים במקום, ואילו אלקטרונים שמקבלים דחיפה אנרגטית לצד הגבוה של פער הפס הם חופשיים לנוע - כולל חופשיים לצאת ממוליכים למחצה לחלוטין ולהפוך את עצמם לשימושיים בחשמל מעגלים. פוטונים הנושאים אנרגיה קרוב לגודל הפער בתא סולארי הם הסיכוי הטוב ביותר להיקלט. כדי לחשב את היעילות עליכם להכפיל את האנרגיה של כל פוטון על ידי ההסתברות שלו להיקלט וההסתברות שלו להפוך אותו מהתא הסולארי למעגל חשמלי. זה חישוב מורכב למדי.

חישוב יעילות מעקרונות ראשונים הוא מסורבל, אך אם יש לכם כלי מדידה נכונים תוכלו לבצע את החישוב ביתר קלות. בעזרת מכשיר רדיומטר ניתן למדוד את צפיפות ההספק באור השמש. הכפלת צפיפות ההספק בשטח התא הסולארי מספקת מדד לאנרגיית השמש הנכנסת לתא השמש. אתה מבצע את הצעד הבא על ידי חיבור מעגל עם נגד משתנה, חיישן זרם וחיישן מתח. חשמל הוא תוצר הזרם והמתח, והוא משתנה בהתאם לכמות העומס שתא השמש מניע. אז אתה משנה את ההתנגדות, מחשב כוח בכל שלב ומוצא את נקודת ההספק המרבית. חלק את תפוקת החשמל המרבית בכניסת החשמל הסולארית ויש לך את היעילות של תאי השמש.