Saulės elementų efektyvumo apskaičiavimas

Kai sėdite paplūdimyje, mėlynas dangus, kurį matote, jaučiama šiluma ir girdimos bangos, visi šaltiniai yra saulės energija. Fotoelektros saulės elementai yra būdas paversti saulės spindulių energiją kažkuo kitu, nei malonia atostogų diena. Saulės elementai saulės energiją paverčia elektros energija. Saulės elemento efektyvumas yra jo pagamintos elektros energijos ir ją patiriančios saulės energijos santykis.

Bet kokio proceso efektyvumas yra proceso veikimo matas. Tai yra, kiek reikia įdėti pastangų, kad gautumėte rezultatą. Kartais efektyvumą sunku įvertinti, tačiau saulės elementams tai palyginti lengva. Įėjimas į saulės elementą yra saulės šviesa, o išvestis - elektra. Tiksliau, įvestis yra saulės spindulių energija, o išvestis yra energija elektronuose.

Pagrindiniu lygmeniu šviesa susideda iš mažų energijos pakelių, vadinamų fotonais. Bet kuriuo dienos metu milijardai fotonų sąveikauja su saulės elementu. Tie fotonai perneša skirtingus energijos kiekius, priklausomai nuo jų spalvos. Kai kurie fotonai atsispindi nuo saulės elemento, kiti praeina pro jį, o kiti absorbuojami. Bet kurio fotono likimas priklauso nuo jo energijos - arba, lygiaverčiai, nuo spalvos. Neįmanoma tiksliai numatyti vieno konkretaus fotono elgesio, tačiau įmanoma apskaičiuoti sąveikos tikimybę.

Didžioji dauguma saulės elementų yra pagaminti iš puslaidininkių. Viena iš puslaidininkių savybių yra energijos struktūros, vadinamos „juostų tarpais“. Elektronai žemoje juostos tarpo pusėje yra įstrigę vietoje, o elektronai, kurie gauna energijos pakėlimas į aukštą juostos plyšio pusę gali laisvai judėti, įskaitant galimybę visiškai išeiti iš puslaidininkio ir tapti naudingu elektros srityje grandinės. Labiausiai tikėtina, kad absorbuojami fotonai, nešantys energiją, artimą juostos tarpo dydžiui saulės elementuose. Norėdami apskaičiuoti efektyvumą, turite padauginti kiekvieno fotono energiją iš jos absorbcijos tikimybės ir iš saulės elemento iš elektros grandinės. Tai gana sudėtingas skaičiavimas.

Apskaičiuoti efektyvumą pagal pirmuosius principus yra sudėtinga, tačiau jei turite tinkamus matavimo įrankius, galite lengviau atlikti skaičiavimus. Radiometru galite išmatuoti galios tankį saulės šviesoje. Padauginus galios tankį iš saulės elemento ploto, gaunama saulės energijos, patenkančios į saulės elementą, matas. Jūs atliksite kitą žingsnį, pritvirtindami grandinę su kintamu rezistoriumi, srovės jutiklį ir įtampos jutiklį. Elektros energija yra srovės ir įtampos sandauga, kuri keičiasi priklausomai nuo saulės elemento varomos apkrovos. Taigi jūs keičiate pasipriešinimą, skaičiuodami galią kiekviename žingsnyje ir raskite maksimalų galios tašką. Padalinkite didžiausią galios elektros energiją iš įvestos saulės energijos ir turėsite saulės elementų efektyvumą.