Fotowoltaiczne panele słoneczne zamieniają światło słoneczne w energię elektryczną, więc można by pomyśleć, że im więcej światła słonecznego, tym lepiej. Nie zawsze tak jest, ponieważ światło słoneczne składa się nie tylko ze światła, które widzisz, ale także z niewidzialnego promieniowania podczerwonego, które przenosi ciepło. Twój panel słoneczny będzie działał świetnie, jeśli dostanie dużo światła, ale gdy robi się cieplej, jego wydajność spada.
Energia z fotowoltaiki
Fotowoltaiczne panele słoneczne to zespoły pojedynczych ogniw wykonanych z materiału półprzewodnikowego. Napięcie, które emituje ogniwo słoneczne, zależy głównie od doboru półprzewodnika i szczegółów warstw półprzewodnikowych. Krzemowe ogniwa słoneczne – najczęstszy wybór – wydzielają około pół wolta z każdego ogniwa. Prąd generowany przez ogniwo słoneczne jest funkcją ilości padającego na nie światła słonecznego. Im więcej światła słonecznego w nie uderzy, tym więcej prądu wygeneruje, aż do granic ogniwa. Moc elektryczna jest iloczynem prądu pomnożonego przez napięcie. Mały panel słoneczny może mieć 36 ogniw połączonych ze sobą, aby wytworzyć łącznie około 18 woltów przy prądzie 2 amperów. Ten panel słoneczny byłby oceniany na 18 woltów x 2 ampery = 36 watów mocy szczytowej. Jeśli świeci przez godzinę, wygeneruje 36 watogodzin energii.
Spadek napięcia
Producenci paneli słonecznych testują swoje produkty w standardowych warunkach 25 stopni Celsjusza (77 stopni Fahrenheita) przy nasłonecznieniu 1000 watów na metr kwadratowy. Nasłonecznienie jest miarą tego, ile energii słonecznej pada na każdy metr kwadratowy prostopadle do kierunku światła słonecznego. Nasłonecznienie może być wyższe niż 1000 watów na metr kwadratowy około południa w bardzo pogodne dni, a to sprawi, że panel słoneczny będzie generował więcej prądu, co oznacza więcej energii. Niestety z temperaturą jest inaczej. Gdy temperatura ogniw słonecznych wzrasta powyżej 25 stopni Celsjusza, prąd rośnie bardzo nieznacznie, ale napięcie spada szybciej. Efektem netto jest spadek mocy wyjściowej wraz ze wzrostem temperatury. Typowe krzemowe panele słoneczne mają współczynnik temperaturowy od około -0,4 do -0,5 procent. Oznacza to, że dla każdego stopnia Celsjusza powyżej 25, moc wyjściowa z tablicy spadłaby o ten procent. Przy 45 stopniach Celsjusza (113 stopni Fahrenheita) 40-watowy panel słoneczny o współczynniku temperaturowym -0,4 wyprodukuje mniej niż 37 watów.
Temperatura kompensacji
Wydajność twojego panelu słonecznego jest podana dla 25 stopni Celsjusza i spada wraz ze wzrostem temperatury. Na szczęście ponownie wzrasta wraz ze spadkiem temperatury. Jeśli jesteś w regionie o umiarkowanym klimacie, wydajność utracona w letnim upale zostanie zwrócona w chłodne, pogodne zimowe dni. Jeśli to dla ciebie za mało pocieszenia, możesz także zbudować swój panel słoneczny, aby wykorzystać naturalne chłodzenie wiatru - kierując prądy, aby odprowadzać ciepło z paneli słonecznych. W przypadku systemów montowanych na dachu może to być tak proste, jak pozostawienie 6 cali przestrzeni między panelami a dachem. Możesz bardziej aktywnie podejść do chłodzenia, stosując chłodzenie wyparne – używając parowania wody do chłodzenia paneli w taki sam sposób, w jaki pot chłodzi skórę w upalny dzień.
Inne materiały słoneczne
Alternatywą dla tradycyjnych silikonowych paneli słonecznych są panele cienkowarstwowe. Są wykonane z różnych materiałów półprzewodnikowych, a ich współczynnik temperaturowy jest tylko o połowę niższy niż w przypadku krzemu. Panele cienkowarstwowe nie mają tak wysokiej wydajności jak fotowoltaika z krzemu krystalicznego, ale ich mniejsza wrażliwość na wyższe temperatury sprawia, że są atrakcyjną opcją dla bardzo gorących lokalizacji. Panele cienkowarstwowe są używane dokładnie w taki sam sposób jak ich krystaliczne odpowiedniki, ale zazwyczaj są o kilka procent mniej wydajne. Ich współczynnik temperaturowy waha się od około -0,2 do -0,3 procent. Istnieją inne materiały krystaliczne, które mają wyższą wydajność niż krzem, a także mają dodatni współczynnik temperaturowy. Oznacza to, że poprawiają się wraz ze wzrostem temperatury. Są też bardzo drogie, co ogranicza ich zastosowanie do niektórych specjalistycznych aplikacji. W końcu jednak mogli udać się do domów mieszkalnych.