Sēžot pludmalē, zilajām debesīm, kuras redzat, siltumam, kuru jūtat, un viļņiem, kurus dzirdat, visiem ir avots saules gaismā. Fotoelektriskās saules baterijas ir veids, kā pārvērst enerģiju saules gaismā par kaut ko citu, nevis par patīkamu atvaļinājuma dienu. Saules šūnas saules gaismā esošo enerģiju pārveido par elektrisko enerģiju. Saules elementa efektivitāte ir tās saražotās elektroenerģijas daudzuma un saules enerģijas daudzuma attiecība.
Efektivitāte
Jebkura procesa efektivitāte ir procesa darbības rādītājs. Tas ir, cik daudz pūļu jums jāpieliek, lai iegūtu rezultātu. Dažreiz efektivitāti ir grūti noteikt, bet saules baterijām tas ir salīdzinoši viegli. Ieeja saules baterijā ir saules gaisma, un izeja ir elektrība. Precīzāk, ieeja ir saules gaismas enerģija, un izeja ir enerģija elektronos.
Fotoni un gaisma
Būtībā gaisma sastāv no niecīgām enerģijas paketēm, ko sauc par fotoniem. Jebkurā dienas laikā miljardi fotonu mijiedarbojas ar saules bateriju. Šie fotoni pārvadā dažādus enerģijas daudzumus atkarībā no to krāsas. Daži fotoni atstaro no saules šūnas, citi iet caur to un citi absorbējas. Jebkura fotona liktenis ir atkarīgs no tā enerģijas - vai, līdzvērtīgi, no krāsas. Nav iespējams precīzi paredzēt kāda konkrēta fotona uzvedību, taču ir iespējams aprēķināt mijiedarbības varbūtību.
Gaismas absorbcija
Lielākā daļa saules elementu ir izgatavoti no pusvadītājiem. Viena no pusvadītāju iezīmēm ir enerģijas struktūras, ko sauc par "joslu atstarpēm". Elektroni joslas atstarpes zemajā pusē ir ieslodzīti vietā, bet elektroni, kas iegūst enerģijas palielināšana līdz joslas spraugas augstajai pusei ir brīva pārvietoties, ieskaitot iespēju brīvi izkļūt no pusvadītāja un padarīt sevi noderīgu elektriskajā ķēdes. Visticamāk absorbē fotonus, kas saules enerģijā pārvadā enerģiju, kas ir tuvu joslas atstarpei. Lai aprēķinātu efektivitāti, jums jāreizina katra fotona enerģija ar tā absorbcijas varbūtību un varbūtību to padarīt no saules baterijas elektriskā ķēdē. Tas ir diezgan sarežģīts aprēķins.
Mērīšana
Efektivitātes aprēķināšana pēc pirmajiem principiem ir apgrūtinoša, taču, ja jums ir piemēroti mērīšanas rīki, jūs varat veikt aprēķinu vieglāk. Ar radiometru jūs varat izmērīt jaudas blīvumu saules gaismā. Reizinot jaudas blīvumu ar saules šūnas laukumu, tiek mērīts saules enerģijas daudzums, kas nonāk saules šūnā. Jūs veicat nākamo soli, pievienojot ķēdi ar mainīgu rezistoru, strāvas sensoru un sprieguma sensoru. Elektriskā jauda ir strāvas un sprieguma reizinājums, un tas mainās atkarībā no slodzes, kuru vada saules baterija. Tātad jūs maināt pretestību, aprēķinot jaudu katrā solī, un atrodat maksimālo jaudas punktu. Daliet maksimālo elektroenerģijas jaudu ar saules enerģijas ievadi, un jums būs saules bateriju efektivitāte.
