Effektiviteten til et solcelleanlegg er måling av hvor mye av den tilgjengelige solenergien en solcelle konverterer til elektrisk energi. De fleste typiske silisiumsolceller har en maksimal effektivitet på rundt 15 prosent. Imidlertid kan til og med et solsystem med 15 prosent effektivitet drive det gjennomsnittlige hjemmet på en kostnadseffektiv måte.
Hvor kommer energien fra?
Energi i sollys kommer i pakker som kalles fotoner. Disse fotonene har en bestemt mengde energi avhengig av bølgelengden. Når bølgelengden avtar, øker energien til et foton. Disse fotonene vekker elektroner i solcellen, noe som får dem til å strømme gjennom kretsene og skape elektrisk strøm. For å frigjøre et elektron i silisium, trenger et foton minst 1,1 elektronvolt energi. En elektronvolt er mengden energi som trengs for å bevege et elektron gjennom en en-potensialforskjell. Hvis et foton har mer enn 1,1 elektronvolt, vil et elektron bevege seg gjennom kretsen, men overflødig energi frigjøres som varme. Dette er en av grunnene til at solceller har så lav effektivitet; de trenger bare en veldig spesifikk mengde energi for å kunne jobbe.
Hvor mye kraft gir solen?
Solen gir en annen mengde kraft, avhengig av hvor du er på jorden og hvor den er på himmelen. Solcellepaneler er vanligvis vurdert forutsatt standardforhold kjent som AM1.5. Dette står for luftmasse 1,5, som er den aksepterte testbetingelsen for solcellepaneler. På AM1.5 gir solen 1000 watt per kvadratmeter. Den faktiske tilgjengelige solenergien varierer imidlertid med plassering, værforhold og tid på dagen.
Hvor stor prosent av solkraften kan solceller bruke?
For å forstå solkraften bruker vi en strålingsmodell kalt blackbody-spektrumet. Blackbody-spektret forteller oss energifordelingen av objekter med forskjellige bølgelengder. Basert på et svart kroppsspektrum har 23 prosent av solenergien en bølgelengde for lang til å være nyttig for solcellepaneler. Disse fotonene vil bare passere gjennom cellen. Andre bølgelengder har litt overflødig energi. Faktisk er ytterligere 33 prosent av solens energi overflødig energi som også er ubrukelig for silisiumsolceller. Derfor etterlater dette bare 44 prosent av solens energi tilgjengelig for silisiumsolceller. Mer av denne energien går tapt på grunn av refleksjon og andre prosesser i selve cellen. Derfor, mens den teoretiske maksimale effektiviteten kan være høyere, er den virkelige effektiviteten til silisiumceller vanligvis rundt 15 prosent.
Hvordan øker vi paneleffektiviteten?
For å øke solcellepanelens effektivitet kan vi forbedre og diversifisere materialene vi bruker for å lage dem. Ulike materialer krever en annen mengde fotonenergi for å produsere strøm. Derfor kan hybridpaneler dekke et antall forskjellige elektronvoltverdier for å maksimere fanget energi. Et problem med denne tilnærmingen er produksjonskostnadene. Standard solcellepanel er laget av silisium, som er allment tilgjengelig og godt forstått. Etter hvert som materialene som brukes i solcellepaneler blir sjeldnere og mer spesialiserte, øker produksjonskostnadene. Derfor medfører en økning i effektiviteten en økning i kostnadene.