Eficiența unui sistem fotovoltaic este măsurarea cantității din energia solară disponibilă pe care o celulă solară o transformă în energie electrică. Majoritatea celulelor solare tipice din siliciu au o eficiență maximă de aproximativ 15%. Cu toate acestea, chiar și un sistem solar cu o eficiență de 15% poate alimenta locuința medie într-un mod rentabil.
De unde vine energia?
Energia din lumina soarelui vine în pachete numite fotoni. Acești fotoni transportă o cantitate specifică de energie în funcție de lungimea lor de undă. Pe măsură ce lungimea de undă scade, energia unui foton crește. Acești fotoni excită electronii din celula solară, ceea ce îi determină să curgă prin circuite, creând curent electric. Pentru a elibera un electron în siliciu, un foton are nevoie de cel puțin 1,1 electroni volți de energie. Un electron volt este cantitatea de energie necesară pentru a muta un electron printr-o diferență de potențial de un volt. Dacă un foton are mai mult de 1,1 electroni volți, un electron se va deplasa prin circuit, dar excesul de energie va fi eliberat sub formă de căldură. Acesta este unul dintre motivele pentru care celulele solare au o eficiență atât de redusă; au nevoie doar de o cantitate foarte specifică de energie pentru a lucra.
Câtă putere furnizează Soarele?
Soarele oferă o cantitate diferită de putere în funcție de locul în care vă aflați pe Pământ și de locul în care se află pe cer. Panourile solare sunt de obicei cotate în condiții standard cunoscute sub numele de AM1.5. Aceasta înseamnă masa de aer 1.5, care este condiția de testare acceptată pentru panourile solare. La AM1.5, soarele oferă 1.000 de wați pe metru pătrat. Cu toate acestea, energia solară reală disponibilă variază în funcție de locație, condițiile meteorologice și ora din zi.
Ce procent din puterea Soarelui poate folosi celulele solare?
Pentru a înțelege puterea soarelui, folosim un model de radiație numit spectrul corpului negru. Spectrul corpului negru ne spune distribuția energiei obiectelor la diferite lungimi de undă. Bazat pe un spectru de corp negru, 23% din energia din soare are o lungime de undă prea mare pentru a fi utilă panourilor solare. Acei fotoni vor trece doar prin celulă. Alte lungimi de undă au ceva exces de energie. De fapt, încă 33% din energia soarelui este un exces de energie, care este, de asemenea, inutilizabil pentru celulele solare din siliciu. Prin urmare, acest lucru lasă doar 44% din energia soarelui la dispoziția celulelor solare din siliciu. Mai mult din această energie se pierde din cauza reflexiei și a altor procese din celula în sine. Prin urmare, în timp ce eficiența teoretică maximă poate fi mai mare, eficiența reală a celulelor de siliciu este de obicei de aproximativ 15%.
Cum sporim eficiența panoului?
Pentru a crește eficiența panourilor solare, putem îmbunătăți și diversifica materialele pe care le folosim pentru realizarea acestora. Diferite materiale necesită o cantitate diferită de energie fotonică pentru a produce curent. Prin urmare, panourile hibride pot acoperi o serie de valori diferite de electroni volt pentru a maximiza energia captată. O problemă cu această abordare este costul de fabricație. Panoul solar standard este fabricat din siliciu, care este disponibil pe scară largă și bine înțeles. Pe măsură ce materialele utilizate în panourile solare devin mai rare și mai specializate, costul de fabricație crește. Prin urmare, o creștere a eficienței are ca rezultat o creștere a costurilor.