Fotovoltaïsche zonnecellen absorberen energie uit zonlicht en zetten deze om in elektrische energie. Om het proces te laten werken, moet zonlicht het materiaal van de zonnecel bereiken en geabsorbeerd worden, en de energie moet uit de zonnecel komen. Elk van die factoren beïnvloedt het rendement van een zonnecel. Sommige factoren zijn hetzelfde voor grote en kleine zonnecellen, maar er zijn er die variëren met de grootte. De factoren die variëren, maken het gemakkelijker voor kleinere zonnecellen om efficiënter te zijn dan hun grotere tegenhangers.
efficiëntie
Er zijn verschillende manieren om efficiëntie te definiëren. De meest logische vanuit het perspectief van de consument is de verhouding tussen de geproduceerde elektrische energie en de totale zonne-energie die het gebied van de zonnecel raakt. Er zijn veel soorten zonnecellen. Multifunctionele cellen zijn erg duur, maar kunnen in de buurt van 40 procent efficiënt zijn. Siliciumcellen zijn 13 tot 18 procent efficiënt, terwijl andere benaderingen die 'dunne-film'-cellen worden genoemd, ergens tussen de 6 en 14 procent efficiënt zijn. Het materiaal, het ontwerp en de constructie van de cel hebben veel meer invloed op de efficiëntie dan de grootte.
Licht binnen krijgen
De eerste factor die het rendement van een zonnecel bepaalt, is de hoeveelheid licht die in het materiaal van de zonnecel terechtkomt. Het oppervlak van een zonnecel moet een soort elektrisch contact hebben om het circuit te voltooien en de stroom eruit te krijgen. Die elektroden zorgen ervoor dat zonlicht het absorberende materiaal niet kan bereiken. Helaas kun je niet zomaar kleine elektroden op de rand van een zonnecel plaatsen, want dan verlies je te veel van de elektriciteit aan weerstand in het materiaal van de zonnecel. Dat betekent dat als je een grote zonnecel hebt - zeg ongeveer 5 inch in het vierkant - je meerdere elektroden over het oppervlak moet hebben, die het licht blokkeren. Als uw zonnecel een centimeter bij één centimeter is, kunt u rondkomen met een kleiner percentage van het oppervlak dat bedekt is met elektroden.
Licht in, elektronen uit
Wanneer zonlicht in het materiaal van de zonnecel komt, zal het meereizen totdat het een interactie aangaat met een elektron in het materiaal. Als het elektron de energie van het zonlicht opneemt, krijgt het een boost. Het kan die energie verliezen door tegen andere elektronen te botsen. Meestal is dat niet afhankelijk van de grootte van de zonnecel. Het hangt gewoon af van de samenstelling en het ontwerp. Als de elektronen echter verder in het halfgeleidermateriaal moeten gaan, is de kans groter dat ze energie kunnen verliezen. Door de afstand tot de elektroden klein te maken, is de kans kleiner dat het elektron energie verliest. Omdat grotere cellen zijn ontworpen met meer elektroden, is de afstand ongeveer hetzelfde, dus dit verandert niet veel met de grootte van de zonnecel.
Grootte zonnecel
Weerstand is een maat voor hoe moeilijk het is voor een elektron om door een circuit te reizen. Als al het andere gelijk is, zorgt een kortere afstand voor een lagere weerstand, dus dat betekent dat kleinere cellen minder energie verspillen en een beetje efficiënter zijn. Hoewel al die effecten de voorkeur geven aan kleinere cellen boven grotere, zijn het zeer kleine invloeden op de efficiëntie. Omdat zonnecellen pas echt nuttig worden als ze met elkaar worden gecombineerd, is het meestal logisch om grotere cellen te gebruiken, zodat je niet zoveel montagewerk hoeft te doen. Doorgaans zijn siliciumzonnecellen ongeveer 5 of 6 inch in het vierkant om te passen bij de grootte van het ruwe silicium waaruit ze zijn opgebouwd. Ze worden dan in panelen een paar voet aan een kant in elkaar gezet.
