Fotovoltaïsche zonnepanelen zetten zonlicht om in elektriciteit, dus je zou denken: hoe meer zonlicht, hoe beter. Dat is niet altijd waar, want zonlicht bestaat niet alleen uit het licht dat je ziet, maar ook uit onzichtbare infraroodstraling, die warmte transporteert. Uw zonnepaneel zal geweldig presteren als het veel licht krijgt, maar naarmate het warmer wordt, nemen de prestaties af.
Energie uit fotovoltaïsche energie
Fotovoltaïsche zonnepanelen zijn assemblages van individuele cellen gemaakt van halfgeleidermateriaal. De spanning die een zonnecel afgeeft, wordt grotendeels bepaald door de keuze van de halfgeleider en de details van de halfgeleiderlagen. Silicium-zonnecellen - de meest voorkomende keuze - leveren ongeveer een halve volt van elke cel. De stroom die door een zonnecel wordt opgewekt, is een functie van de hoeveelheid zonlicht die erop valt. Hoe meer zonlicht erop valt, hoe meer stroom het zal genereren, tot aan de grenzen van de cel. Elektrisch vermogen is het product van de stroom maal de spanning. Een klein zonnepaneel zou 36 cellen kunnen hebben die met elkaar zijn verbonden om in totaal ongeveer 18 volt te produceren bij een stroomsterkte van 2 ampère. Dat zonnepaneel zou 18 volt x 2 ampère = 36 watt piekvermogen hebben. Als hij een uur brandt, wekt hij 36 wattuur aan energie op.
Spanningsdaling
Fabrikanten van zonnepanelen testen hun producten bij standaardomstandigheden van 25 graden Celsius (77 graden Fahrenheit) met een instraling van 1.000 watt per vierkante meter. Instraling is een maat voor hoeveel zonne-energie elke vierkante meter raakt, loodrecht op de richting van het zonlicht. Op hele heldere dagen kan de zoninstraling rond het middaguur hoger zijn dan 1.000 watt per vierkante meter, waardoor je zonnepaneel meer stroom gaat opwekken en dus meer vermogen. Helaas is het een ander verhaal met temperatuur. Naarmate de temperatuur van de zonnecellen boven de 25 graden Celsius stijgt, stijgt de stroom heel licht, maar neemt de spanning sneller af. Het netto-effect is een afname van het uitgangsvermogen bij toenemende temperatuur. Typische silicium zonnepanelen hebben een temperatuurcoëfficiënt van ongeveer -0,4 tot -0,5 procent. Dit betekent dat voor elke graad Celsius boven de 25 het vermogen van de array met dat percentage zou dalen. Bij 45 graden Celsius (113 graden Fahrenheit) zou een zonnepaneel van 40 watt met een temperatuurcoëfficiënt van -0,4 minder dan 37 watt produceren.
Compenserende temperatuur
De prestaties van uw zonnepaneel worden vermeld bij 25 graden Celsius en nemen af naarmate de temperatuur stijgt. Gelukkig neemt het weer toe naarmate de temperatuur daalt. Als u zich in een gematigde regio bevindt, krijgt u de prestaties die u verliest in de zomerhitte terug op koele, heldere winterdagen. Als dat niet genoeg troost voor je is, kun je ook je zonnepaneel bouwen om te profiteren van de natuurlijke verkoelende effecten van wind - het kanaliseren van stromen om warmte weg te voeren van je zonnepanelen. Voor op het dak gemonteerde systemen kan dit zo simpel zijn als ervoor zorgen dat u 6 inch ruimte laat tussen uw panelen en uw dak. U kunt een actievere benadering van koeling gebruiken door verdampingskoeling te gebruiken - de verdamping van water gebruiken om uw panelen te koelen op dezelfde manier waarop zweet uw huid afkoelt op een warme dag.
Andere zonnematerialen
Een alternatief voor traditionele siliciumzonnepanelen komt in de vorm van dunnefilmpanelen. Ze zijn gemaakt van verschillende halfgeleidermaterialen en hun temperatuurcoëfficiënt is slechts ongeveer de helft van die van silicium. Dunne-filmpanelen beginnen niet met een zo hoog rendement als fotovoltaïsche cellen van kristallijn silicium, maar hun lagere gevoeligheid voor hogere temperaturen maakt ze een aantrekkelijke optie voor zeer warme locaties. Dunne filmpanelen worden op precies dezelfde manier gebruikt als hun kristallijne tegenhangers, maar ze zijn meestal een paar procent minder efficiënt. Hun temperatuurcoëfficiënt varieert van ongeveer -0,2 tot -0,3 procent. Er zijn andere kristallijne materialen die beginnen met een hoger rendement dan silicium en ook een positieve temperatuurcoëfficiënt hebben. Dat betekent dat ze beter worden naarmate de temperatuur stijgt. Ze zijn ook erg duur, wat het gebruik ervan beperkt tot een aantal gespecialiseerde toepassingen. Maar uiteindelijk konden ze hun weg naar woonhuizen vinden.