Celulele solare fotovoltaice sunt materiale semiconductoare proiectate pentru a transforma lumina soarelui în electricitate. Vă puteți gândi la un semiconductor ca la un raft gol deasupra unui coș plin cu bile gonflabile - unde bilele sunt ca niște electroni într-un semiconductor. Bilele din coșul de mai jos nu se pot mișca foarte departe, astfel încât materialul se comportă prost. Dar dacă o minge sare pe raft, se poate rula foarte ușor, astfel încât materialul se transformă într-un bun conductor. Când lumina soarelui intră într-un semiconductor, poate ridica o bilă din coș și a o putea pune pe raft. Ai crede că cu cât este mai multă lumină solară, cu atât mai bine - mai multe bile puse pe raft, mai mult curent din celula solară. Dar mai multă lumină solară poate însemna și temperaturi mai ridicate - iar temperaturile mai ridicate reduc în general puterea de ieșire dintr-o celulă solară.
Semiconductori
Când lumina soarelui intră într-o celulă solară, aceasta adaugă energie la electroni, dar acei electroni energetici nu fac bine nimănui în celula solară - trebuie să iasă. Deci, celulele solare sunt proiectate astfel încât raftul să fie înclinat. O minge pe raft se rostogolește repede în jos. Dacă construiți un tub de la marginea inferioară a raftului care se înfășoară în jurul coșului de mai jos, atunci bilele vor curge în jos din celula solară și înapoi. Mai mult sau mai puțin se întâmplă atunci când firele electrice sunt conectate la o celulă solară - electronii sunt preluați de lumina soarelui și împinși într-un circuit.
Puterea unei celule solare
În termeni electrici, puterea este tensiunea ori curentul. Curentul se referă la numărul de electroni care sunt împinși afară din celula solară, iar tensiunea se referă la „împingerea” pe care o primește fiecare electron. Gândindu-ne la coș și la raft, curentul este numărul de bile puse pe raft în fiecare secundă, iar tensiunea este cât de mare este raftul.
Când soarele devine mai luminos. dă energie pentru mai mulți electroni - ridică mai multe bile pe raft - dar raftul nu se ridică. Adică, tensiunea dintr-o celulă solară depinde de modul în care este construită celula solară, în timp ce curentul maxim depinde de cantitatea de soare pe care o absoarbe. Tensiunea și curentul depind, de asemenea, de alți factori. Una dintre acestea este temperatura.
Efecte de temperatură
Temperatura măsoară cât de mult se mișcă lucrurile. În cazul unui semiconductor, temperatura măsoară cât de mult se mișcă electronii și cât de mult se mișcă suporturile pentru acești electroni. Gândindu-ne din nou la raft și la coșul de bile, atunci când un semiconductor este mai fierbinte, este ca și cum bilele se agită și aruncă în coș, iar raftul de deasupra vibrează în sus și în jos.
Într-o celulă solară fierbinte, bilele ricoșează deja puțin, este mai ușor ca lumina soarelui să le ridice și să le pună pe raft. Deoarece raftul vibrează în sus și în jos, este mai ușor ca bilele să ajungă pe raft, dar pentru că nu sunt la fel de înalte, nu se rostogolesc la fel de repede. Adică, atunci când o celulă solară din siliciu devine mai fierbinte, aceasta generează mai mult curent, dar mai puțină tensiune. Din păcate, este doar puțin mai mult curent și mult mai puțină tensiune, astfel încât rezultatul este că puterea scade.
Iesire panou solar
Panourile solare sunt construite dintr-un întreg grup de celule solare conectate împreună. Diferiți producători își construiesc panourile în mod diferit, astfel încât s-ar putea să găsiți un panou solar cu 38 de celule și altul cu 480 de celule. Chiar și cu diferențe în fabricarea panourilor solare din siliciu, materialul este mai mult sau mai puțin același, astfel încât efectele de temperatură sunt, de asemenea, aproape identice. În mod obișnuit, producția de energie a celulelor solare din siliciu scade cu aproximativ 0,4% cu fiecare grad Celsius (1,8 grade Fahrenheit).
Temperatura se referă la temperatura reală a materialului și nu la temperatura aerului, deci într-o zi însorită nu este atât de neobișnuit ca un panou solar să atingă 45 de grade C (113 grade F). Asta înseamnă că un panou evaluat la 200 de wați la 20 de grade C (68 grade F) va scoate doar 180 de wați.