Fotoelektriskās sistēmas efektivitāte ir mērījums tam, cik lielu daļu no pieejamās saules enerģijas saules baterija pārvērš elektriskajā enerģijā. Parasti tipisko silīcija saules bateriju maksimālā efektivitāte ir aptuveni 15 procenti. Tomēr pat Saules sistēma ar 15 procentu efektivitāti var ekonomiski darbināt vidējo māju.
No kurienes nāk enerģija?
Enerģija saules gaismā nāk paketēs, ko sauc par fotoniem. Šie fotoni pārvadā noteiktu enerģijas daudzumu atkarībā no viļņa garuma. Viļņa garumam samazinoties, fotona enerģija palielinās. Šie fotoni uzbudina Saules šūnas elektronus, kā rezultātā tie plūst caur ķēdi, radot elektrisko strāvu. Lai atbrīvotu elektronu silīcijā, fotonam ir nepieciešama vismaz 1,1 elektronvoltu enerģija. Elektrona volts ir enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai elektronu pārvietotu caur viena volta potenciāla starpību. Ja fotonam ir vairāk nekā 1,1 elektronvolti, elektrons pārvietosies pa ķēdi, bet enerģijas pārpalikums tiks atbrīvots kā siltums. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc saules baterijām ir tik zema efektivitāte; viņiem ir nepieciešams tikai ļoti noteikts enerģijas daudzums, lai viņi varētu strādāt.
Cik daudz enerģijas nodrošina saule?
Saule nodrošina atšķirīgu enerģijas daudzumu atkarībā no tā, kur jūs atrodaties uz Zemes un kur tā atrodas debesīs. Saules paneļus parasti vērtē, pieņemot standarta apstākļus, kas pazīstami kā AM1.5. Tas nozīmē gaisa masu 1,5, kas ir pieņemts saules paneļu testa nosacījums. AM1.5 laikā saule nodrošina 1000 vatus uz kvadrātmetru. Tomēr faktiskā pieejamā saules enerģija mainās atkarībā no atrašanās vietas, laika apstākļiem un diennakts laika.
Cik daudz saules enerģijas var izmantot saules šūnas?
Lai saprastu saules spēku, mēs izmantojam radiācijas modeli, ko sauc par melnā ķermeņa spektru. Melnā ķermeņa spektrs mums parāda objektu enerģijas sadalījumu dažādos viļņu garumos. Balstoties uz melnā ķermeņa spektru, 23 procentiem saules enerģijas viļņa garums ir pārāk garš, lai tas būtu noderīgs saules paneļiem. Tie fotoni vienkārši izies cauri kamerai. Citiem viļņu garumiem ir zināma enerģijas pārpalikums. Patiesībā vēl 33 procenti no saules enerģijas ir enerģijas pārpalikums, kas arī nav izmantojams silīcija saules baterijām. Tāpēc silīcija saules baterijām ir pieejami tikai 44 procenti no saules enerģijas. Vairāk šīs enerģijas tiek zaudēta refleksijas un citu procesu dēļ pašā šūnā. Tādējādi, kaut arī teorētiskā maksimālā efektivitāte var būt augstāka, silīcija šūnu faktiskā efektivitāte parasti ir aptuveni 15 procenti.
Kā mēs palielinām paneļa efektivitāti?
Lai palielinātu saules paneļu efektivitāti, mēs varam uzlabot un dažādot materiālus, kurus izmantojam to izgatavošanai. Dažādiem materiāliem strāvas ražošanai nepieciešams atšķirīgs fotonu enerģijas daudzums. Tāpēc hibrīdie paneļi var aptvert vairākas dažādas elektronu voltu vērtības, lai maksimizētu uztverto enerģiju. Viena no šīs pieejas problēmām ir ražošanas izmaksas. Standarta saules panelis ir izgatavots no silīcija, kas ir plaši pieejams un labi saprotams. Tā kā saules paneļos izmantotie materiāli kļūst arvien retāki un specializētāki, pieaug ražošanas izmaksas. Tāpēc efektivitātes palielināšanās ir saistīta ar izmaksu pieaugumu.
