ფოტოელექტრონული სისტემის საშუალო ეფექტურობა

ფოტოელექტრონული სისტემის ეფექტურობა არის იმის გაზომვა, თუ რამდენად მზის ენერგია გადააქვს მზის ელემენტს ელექტრულ ენერგიად. ყველაზე ტიპიური სილიციუმის მზის ელემენტები მაქსიმალური ეფექტურობით დაახლოებით 15 პროცენტს შეადგენს. ამასთან, მზის სისტემას 15 პროცენტიანი ეფექტურობითაც კი შეუძლია საშუალო სახლის ხარჯვა ეფექტური გზით.

ენერგია მზის შუქზე მოდის პაკეტებში, რომლებსაც ფოტონები ეწოდება. ეს ფოტონები ატარებენ ენერგიის სპეციფიკურ რაოდენობას, რაც დამოკიდებულია მათი ტალღის სიგრძეზე. ტალღის სიგრძის შემცირებისას ფოტონის ენერგია იზრდება. ეს ფოტონები აღძრავს ელექტრონებს მზის უჯრედში, რაც იწვევს მათ მიკროსქემის გავლით და ქმნის ელექტროენერგიას. ელექტრონი სილიციუმში გასათავისუფლებლად, ფოტონს სჭირდება მინიმუმ 1,1 ელექტრონი ვოლტი ენერგია. ელექტრონული ვოლტი არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ელექტრონის ერთი ვოლტის პოტენციური სხვაობის გადასაადგილებლად. თუ ფოტონს აქვს 1,1 ელექტრონ ვოლტზე მეტი, ელექტრონი გადავა წრეში, მაგრამ ზედმეტი ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით. ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი იმისა, რომ მზის უჯრედებს აქვთ ასეთი დაბალი ეფექტურობა; მათ მხოლოდ ენერგიის ძალიან კონკრეტული რაოდენობა სჭირდებათ მუშაობისთვის.

მზე უზრუნველყოფს სხვადასხვა რაოდენობის ენერგიას იმისდა მიხედვით, თუ სად იმყოფებით დედამიწაზე და სად არის ის ცაში. მზის პანელები, როგორც წესი, შეფასებულია სტანდარტული პირობების გათვალისწინებით, რომლებიც ცნობილია როგორც AM1.5. ეს ნიშნავს ჰაერის მასას 1.5, რაც მზის პანელებისთვის მიღებული საცდელი პირობაა. AM1.5– ზე მზე უზრუნველყოფს 1000 ვატს კვადრატულ მეტრზე. ამასთან, არსებული მზის ენერგია განსხვავდება ადგილმდებარეობის, ამინდის პირობების და დღის მონაკვეთის მიხედვით.

იმისათვის, რომ გავიგოთ მზის ძალა, ვიყენებთ რადიაციის მოდელს, რომელსაც ეწოდება შავი სხეულის სპექტრი. შავი სხეულის სპექტრი გვეუბნება ობიექტების ენერგიის განაწილებას სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე. შავი სხეულის სპექტრიდან გამომდინარე, მზის ენერგიის 23 პროცენტს აქვს ტალღის სიგრძე ძალიან გრძელი, რომ მზის პანელებისთვის სასარგებლო იყოს. ეს ფოტონები უბრალოდ გაივლიან უჯრედში. სხვა ტალღის სიგრძეს აქვს გარკვეული ჭარბი ენერგია. სინამდვილეში, მზის ენერგიის კიდევ 33 პროცენტი არის ზედმეტი ენერგია, რომელიც ასევე გამოუსადეგარია სილიციუმის მზის უჯრედებისათვის. ამიტომ, ეს ტოვებს მზის ენერგიის მხოლოდ 44 პროცენტს სილიციუმის მზის უჯრედებისათვის. ამ ენერგიის მეტი ნაწილი იკარგება თვით უჯრედში ასახვისა და სხვა პროცესების გამო. ამრიგად, თეორიული მაქსიმალური ეფექტურობა შეიძლება უფრო მაღალი იყოს, სილიციუმის უჯრედების რეალური ეფექტურობა, ჩვეულებრივ, დაახლოებით 15 პროცენტია.

მზის პანელის ეფექტურობის გაზრდის მიზნით, შეგვიძლია გავაუმჯობესოთ და გავამრავალფეროვნოთ ის მასალები, რომელთა დასამზადებლად ვიყენებთ. სხვადასხვა მასალები საჭიროებს სხვადასხვა რაოდენობის ფოტონის ენერგიას დენის წარმოსაქმნელად. ამიტომ, ჰიბრიდულ პანელებს შეუძლიათ სხვადასხვა ელექტრონული ვოლტის მნიშვნელობების დაფარვა, რათა მაქსიმალურად აიღონ ენერგია. ამ მიდგომის ერთი პრობლემა წარმოების ღირებულებაა. სტანდარტული მზის პანელი დამზადებულია სილიციუმისგან, რომელიც ფართოდ არის ხელმისაწვდომი და კარგად გასაგები. მზის პანელებში გამოყენებული მასალების იშვიათი და სპეციალიზება ხდება, წარმოების ღირებულება იზრდება. ამიტომ, ეფექტურობის ზრდა მოდის ხარჯის ზრდასთან.