Fotoelektros sistemos efektyvumas yra matavimas, kiek saulės energijos elementas paverčia elektros energija iš turimos saulės energijos. Daugumos tipiškų silicio saulės elementų efektyvumas siekia apie 15 proc. Tačiau net 15 procentų efektyvumo saulės sistema gali ekonomiškai efektyviai maitinti vidutinius namus.
Iš kur atsiranda energija?
Saulės saulės energija gaunama paketais, vadinamais fotonais. Šie fotonai, atsižvelgiant į jų bangos ilgį, perneša tam tikrą energijos kiekį. Kai bangos ilgis mažėja, fotono energija didėja. Šie fotonai sužadina saulės elemento elektronus, todėl jie teka per grandinę ir sukuria elektros srovę. Norint išlaisvinti elektroną silicyje, fotonui reikia mažiausiai 1,1 elektrono voltų energijos. Elektrono voltas yra energijos kiekis, reikalingas elektronui perkelti per vieno volto potencialų skirtumą. Jei fotonas turi daugiau nei 1,1 elektronvoltą, elektronas juda per grandinę, tačiau perteklinė energija išsiskirs kaip šiluma. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl saulės elementai turi tokį mažą efektyvumą; jiems dirbti reikia tik labai specifinio energijos kiekio.
Kiek energijos suteikia Saulė?
Saulė suteikia skirtingą energijos kiekį, priklausomai nuo to, kur esate Žemėje ir kur ji yra danguje. Saulės baterijos paprastai vertinamos darant standartines sąlygas, žinomas kaip AM1.5. Tai reiškia 1,5 oro masę, kuri yra priimtina saulės baterijų bandymo sąlyga. AM1.5 metu saulė suteikia 1000 vatų kvadratiniam metrui. Tačiau faktinė saulės energija skiriasi priklausomai nuo vietos, oro sąlygų ir paros laiko.
Kiek saulės energijos gali naudoti saulės elementai?
Norėdami suprasti saulės galią, mes naudojame radiacijos modelį, vadinamą juodųjų kūnų spektru. Juodojo kūno spektras nurodo objektų energijos pasiskirstymą skirtingais bangos ilgiais. Remiantis juodojo kūno spektru, 23 proc. Saulės energijos bangos ilgis yra per ilgas, kad būtų naudingas saulės baterijoms. Tie fotonai tiesiog praeis pro kamerą. Kiti bangos ilgiai turi energijos perteklių. Tiesą sakant, dar 33 procentai saulės energijos yra energijos perteklius, kuris taip pat yra netinkamas silicio saulės elementams. Todėl silicio saulės elementams paliekama tik 44 procentai saulės energijos. Daugiau šios energijos prarandama dėl refleksijos ir kitų procesų pačioje ląstelėje. Taigi, nors teorinis maksimalus efektyvumas gali būti didesnis, tikrasis silicio elementų efektyvumas paprastai yra apie 15 proc.
Kaip padidinti skydelio efektyvumą?
Norėdami padidinti saulės baterijų efektyvumą, galime patobulinti ir paįvairinti medžiagas, kurias naudojame jų gamybai. Skirtingoms medžiagoms srovei gaminti reikia skirtingo fotonų energijos kiekio. Todėl hibridinės plokštės gali apimti daugybę skirtingų elektronų voltų verčių, kad maksimaliai padidintų užfiksuotą energiją. Viena šio požiūrio problemų yra gamybos sąnaudos. Standartinė saulės baterija pagaminta iš silicio, kuris yra plačiai prieinamas ir gerai suprantamas. Kai saulės baterijose naudojamos medžiagos tampa vis retesnės ir labiau specializuojasi, padidėja gamybos sąnaudos. Todėl padidėjus efektyvumui padidėja išlaidos.