As células solares fotovoltaicas são materiais semicondutores projetados para converter a luz solar em eletricidade. Você pode pensar em um semicondutor como uma prateleira vazia acima de uma caixa cheia de bolas saltitantes - onde as bolas são como elétrons em um semicondutor. As bolas na lixeira abaixo não podem se mover muito longe, então o material conduz mal. Mas se uma bola pular para a prateleira, ela pode rolar facilmente, então o material se transforma em um bom condutor. Quando a luz do sol atinge um semicondutor, ele pode levantar uma bola da caixa e colocá-la na prateleira. Você pensaria que quanto mais luz do sol, melhor - mais bolas colocadas na prateleira, mais corrente da célula solar. Mas mais luz solar também pode significar temperaturas mais altas - e temperaturas mais altas geralmente reduzem a energia de uma célula solar.
Semicondutores
Quando a luz solar entra em uma célula solar, ela adiciona energia aos elétrons, mas esses elétrons energéticos não fazem bem a ninguém na célula solar - eles precisam sair. Portanto, as células solares são projetadas de forma que a plataforma fique inclinada. Uma bola na prateleira rola rapidamente. Se você construir um tubo a partir da borda inferior da prateleira, enrolando-se na caixa abaixo, as bolas fluirão para fora da célula solar e voltarão. É mais ou menos o que acontece quando fios elétricos são ligados a uma célula solar - os elétrons são captados pela luz do sol e colocados em um circuito.
Energia de uma célula solar
Em termos elétricos, a potência é a tensão vezes a corrente. A corrente se refere ao número de elétrons sendo empurrados para fora da célula solar, e a voltagem se refere ao "empurrão" que cada elétron recebe. Pensando novamente na caixa e na prateleira, a corrente é o número de bolas colocadas na prateleira a cada segundo e a voltagem é a altura da prateleira.
Quando o sol fica mais forte. dá energia a mais elétrons - levanta mais bolas para a prateleira - mas a prateleira não sobe mais. Ou seja, a voltagem de uma célula solar depende de como a célula solar é construída, enquanto a corrente máxima depende de quanta luz solar ela absorve. A tensão e a corrente também dependem de alguns outros fatores. Um deles é a temperatura.
Efeitos de temperatura
A temperatura mede o quanto as coisas estão se movendo. No caso de um semicondutor, a temperatura mede quanto os elétrons estão se movendo e quanto os portadores desses elétrons estão se movendo. Pensando novamente na prateleira e na caixa de bolas, quando um semicondutor está mais quente, é como se as bolas estivessem se agitando e quicando na caixa e a prateleira acima estivesse vibrando para cima e para baixo.
Em uma célula solar quente, as bolas já estão quicando um pouco, é mais fácil para a luz do sol pegá-las e colocá-las na prateleira. Como a prateleira está vibrando para cima e para baixo, também é mais fácil para as bolas entrarem na prateleira, mas como não são tão altas, não rolam tão rápido. Ou seja, quando uma célula solar de silício fica mais quente, ela gera mais corrente, mas menos voltagem. Infelizmente, é apenas um pouco mais de corrente e muito menos voltagem, então o resultado é que a potência diminui.
Saída do painel solar
Os painéis solares são construídos a partir de um monte de células solares conectadas entre si. Diferentes fabricantes constroem seus painéis de maneira diferente, então você pode encontrar um painel solar com 38 células e outro com 480 células. Mesmo com diferenças na fabricação de painéis solares de silício, o material é mais ou menos o mesmo, então os efeitos da temperatura também são quase idênticos. Normalmente, a produção de energia da célula solar de silício cai cerca de 0,4 por cento a cada grau Celsius (1,8 graus Fahrenheit).
A temperatura se refere à temperatura real do material, e não à temperatura do ar, portanto, em um dia ensolarado, não é incomum que um painel solar alcance 45 graus C (113 graus F). Isso significa que um painel classificado para 200 watts a 20 graus C (68 graus F) produzirá apenas 180 watts.
