Fotoelektros saulės elementai yra puslaidininkinės medžiagos, sukurtos saulės energiją paversti elektra. Galite galvoti apie puslaidininkį kaip apie tuščią lentyną virš šiukšliadėžės, pilnos šokinėjančių kamuoliukų, kur rutuliai yra tarsi puslaidininkio elektronai. Žemiau esančioje šiukšliadėžėje esantys rutuliai negali judėti labai toli, todėl medžiaga blogai praleidžia. Bet jei kamuolys šokinėja prie lentynos, jis gali labai lengvai riedėti, todėl medžiaga virsta geru laidininku. Saulės spinduliai patekę į puslaidininkį gali iškišti kamuolį iš šiukšliadėžės ir padėti ant lentynos. Jūs manote, kad kuo daugiau saulės spindulių, tuo geriau - daugiau kamuoliukų dedama į lentyną, daugiau srovės iš saulės elemento. Tačiau daugiau saulės spindulių gali reikšti ir aukštesnę temperatūrą - o aukštesnė temperatūra paprastai sumažina saulės elemento energiją.
Puslaidininkiai
Kai saulės šviesa patenka į saulės elementą, ji prideda energijos prie elektronų, tačiau tie energetiniai elektronai niekam nieko nedaro. - jie turi išeiti. Taigi saulės elementai yra sukonstruoti taip, kad lentyna būtų kampu. Rutulys ant lentynos greitai rieda žemyn. Jei pastatysite vamzdį nuo žemo lentynos krašto, vingiuojančio iki žemiau esančios šiukšliadėžės, rutuliai tekės žemyn iš saulės elemento ir atgal. Daugmaž taip nutinka, kai elektros laidai yra prijungiami prie saulės elementų - saulės spindulius paima elektronai ir stumia į grandinę.
Galia iš saulės elemento
Elektros požiūriu, galia yra įtampa ir srovė. Srovė reiškia elektronų, išstumtų iš saulės elementų, skaičių, o įtampa - „stūmimą“, kurį gauna kiekvienas elektronas. Galvojant apie šiukšliadėžę ir lentyną, srovė yra kamuoliukų, padėtų ant lentynos, skaičius kiekvieną sekundę, o įtampa yra lentynos aukštis.
Kai saulė pašviesės. tai suteikia energijos daugiau elektronų - pakelia daugiau kamuoliukų ant lentynos - bet lentyna nepakyla aukščiau. Tai yra, saulės elemento įtampa priklauso nuo to, kaip saulės elementas yra pastatytas, o didžiausia srovė priklauso nuo to, kiek saulės sugeria. Įtampa ir srovė taip pat priklauso nuo kai kurių kitų veiksnių. Vienas iš tokių yra temperatūra.
Temperatūros poveikis
Temperatūra matuoja, kiek viskas juda. Puslaidininkio atveju temperatūra matuoja, kiek elektronai juda ir kiek juda tų elektronų laikikliai. Vėl galvojant apie kamuoliukų lentyną ir šiukšliadėžę, kai puslaidininkis yra karštesnis, tarytum kamuoliai suktųsi ir šokinėtų aplink šiukšliadėžę, o aukščiau esanti lentyna vibruotų aukštyn ir žemyn.
Karštoje saulės baterijoje kamuoliukai jau šiek tiek šokinėja, saulės šviesai lengviau juos pasiimti ir padėti ant lentynos. Kadangi lentyna vibruoja aukštyn ir žemyn, kamuoliukus taip pat lengviau patekti į lentyną, tačiau kadangi jie nėra tokie aukšti, jie nesisuka taip greitai. Tai yra, kai silicio saulės elementas įkaista, jis sukuria daugiau srovės, bet mažiau įtampos. Deja, tai tik šiek tiek didesnė srovė ir daug mažesnė įtampa, todėl rezultatas sumažėja galia.
Saulės skydo išvestis
Saulės baterijos yra pastatytos iš daugybės kartu sujungtų saulės elementų. Skirtingi gamintojai skirtingai gamina savo plokštes, todėl galite rasti vieną saulės kolektorių su 38 elementais ir kitą su 480 elementais. Netgi esant silicio saulės kolektorių gamybos skirtumams, medžiaga yra daugmaž vienoda, todėl temperatūros poveikis taip pat yra beveik identiškas. Paprastai silicio saulės elementų galia krinta apie 0,4 procento su kiekvienu Celsijaus laipsniu (1,8 laipsnio pagal Celsijų).
Temperatūra nurodo faktinę medžiagos temperatūrą, o ne oro temperatūrą, todėl saulėtą dieną nėra taip neįprasta, kad saulės kolektorius pasiekia 45 laipsnius C (113 laipsnių F). Tai reiškia, kad skydelis, kurio galia yra 200 vatų esant 20 laipsnių C (68 laipsnių F) temperatūrai, išleidžia tik 180 vatų.