As células solares maiores são mais eficientes?

As células solares fotovoltaicas absorvem a energia da luz solar e a convertem em energia elétrica. Para que o processo funcione, a luz solar precisa chegar ao material da célula solar e ser absorvida, e a energia precisa sair da célula solar. Cada um desses fatores influencia a eficiência de uma célula solar. Alguns fatores são iguais para células solares grandes e pequenas, mas existem alguns que variam com o tamanho. Os fatores que variam tendem a tornar mais fácil para células solares menores serem mais eficientes do que suas contrapartes maiores.

Existem várias maneiras diferentes de definir eficiência. O que faz mais sentido do ponto de vista do consumidor é a relação entre a energia elétrica produzida e a energia solar total que atinge a área da célula solar. Existem muitos tipos de células solares. As células multifuncionais são muito caras, mas podem ter uma eficiência de cerca de 40%. As células de silício têm uma eficiência de 13 a 18 por cento, enquanto outras abordagens chamadas células de "película fina" têm uma eficiência de 6 a 14 por cento. O material, o design e a construção da célula têm muito mais influência na eficiência do que o tamanho.

O primeiro fator que determina a eficiência de uma célula solar é a quantidade de luz que a torna no material da célula solar. A superfície de uma célula solar precisa ter algum tipo de contato elétrico para completar o circuito e retirar a energia. Esses eletrodos bloqueiam a luz do sol de atingir o material absorvente. Infelizmente, você não pode simplesmente colocar pequenos eletrodos na borda de uma célula solar porque então você perde muita eletricidade para a resistência do material da célula solar. Isso significa que se você tem uma grande célula solar - digamos, cerca de 5 polegadas quadradas - você precisará ter vários eletrodos na superfície, bloqueando a luz. Se sua célula solar tem meia polegada por uma polegada, então você pode sobreviver com uma porcentagem menor da superfície coberta por eletrodos.

Quando a luz solar entra no material da célula solar, ela viaja até interagir com um elétron do material. Se o elétron absorver a energia da luz solar, ele receberá um impulso. Ele pode perder essa energia colidindo com outros elétrons. Na maioria das vezes, isso não depende do tamanho da célula solar. Depende apenas de sua composição e design. No entanto, se os elétrons precisarem ir mais longe no material semicondutor, é mais provável que percam energia. Ao diminuir a distância até os eletrodos, é menos provável que o elétron perca energia. Como as células maiores são projetadas com mais eletrodos, a distância acaba sendo quase a mesma, então isso não muda muito com o tamanho da célula solar.

A resistência é uma medida de quão difícil é para um elétron viajar através de um circuito. Com todo o resto igual, a distância mais curta cria uma resistência menor, o que significa que células menores desperdiçarão menos energia e serão um pouco mais eficientes. Embora todos esses efeitos favoreçam as células menores em relação às maiores, eles influenciam muito pouco a eficiência. Como as células solares só se tornam realmente úteis quando combinadas, geralmente faz sentido usar células maiores para que você não precise fazer tanto trabalho de montagem. Normalmente, as células solares de silício têm cerca de 5 ou 6 polegadas quadradas para corresponder ao tamanho do silício bruto a partir do qual são construídas. Eles são então colocados juntos em painéis alguns metros de lado.