Фотоэлектрические солнечные элементы поглощают энергию солнечного света и преобразуют ее в электрическую. Чтобы этот процесс работал, солнечный свет должен превратиться в материал солнечного элемента и поглощаться, а энергия должна выходить из солнечного элемента. Каждый из этих факторов влияет на эффективность солнечного элемента. Некоторые факторы одинаковы для больших и малых солнечных элементов, но есть некоторые, которые зависят от размера. Различные факторы, как правило, облегчают повышение эффективности солнечных элементов меньшего размера по сравнению с их более крупными аналогами.
Эффективность
Есть несколько разных способов определения эффективности. Тот, который имеет наибольший смысл с точки зрения потребителя, - это отношение произведенной электрической энергии к общей энергии солнечного света, падающей на область солнечного элемента. Есть много типов солнечных батарей. Многофункциональные элементы очень дороги, но их эффективность может составлять около 40 процентов. Кремниевые элементы имеют эффективность от 13 до 18 процентов, в то время как другие подходы, называемые «тонкопленочными» элементами, имеют эффективность от 6 до 14 процентов. Материал, конструкция и конструкция ячейки имеют гораздо большее влияние на эффективность, чем размер.
Получение света
Первым фактором, определяющим эффективность солнечного элемента, является количество света, попадающего в материал солнечного элемента. Поверхность солнечного элемента должна иметь какой-то электрический контакт, чтобы замкнуть цепь и отключить питание. Эти электроды блокируют попадание солнечного света на поглощающий материал. К сожалению, вы не можете просто поместить маленькие электроды на край солнечного элемента, потому что в этом случае вы потеряете слишком много электричества из-за сопротивления материала солнечного элемента. Это означает, что если у вас большой солнечный элемент - скажем, около 5 квадратных дюймов - вам понадобится несколько электродов по всей поверхности, блокирующих свет. Если размер вашего солнечного элемента составляет полдюйма на один дюйм, вы можете обойтись меньшим процентом поверхности, покрытой электродами.
Свет на входе, электроны на выходе
Когда солнечный свет попадает в материал солнечного элемента, он будет перемещаться, пока не вступит во взаимодействие с электроном в материале. Если электрон поглощает энергию солнечного света, он получит импульс. Он может потерять эту энергию, столкнувшись с другими электронами. В основном это не зависит от размера солнечного элемента. Это просто зависит от его состава и дизайна. Однако, если электронам нужно продвинуться дальше в полупроводниковом материале, более вероятно, что они могут потерять энергию. Чем меньше расстояние до электродов, тем меньше вероятность потери энергии электроном. Поскольку более крупные элементы разработаны с большим количеством электродов, расстояние в конечном итоге остается примерно таким же, поэтому это не слишком сильно меняется в зависимости от размера солнечного элемента.
Размер солнечной батареи
Сопротивление - это мера того, насколько трудно электрону пройти через цепь. При прочих равных условиях меньшее расстояние создает меньшее сопротивление, а это означает, что меньшие элементы будут тратить меньше энергии и будут немного более эффективными. Несмотря на то, что все эти эффекты благоприятствуют меньшим ячейкам по сравнению с более крупными, они очень мало влияют на эффективность. Поскольку солнечные элементы становятся действительно полезными только тогда, когда их объединяют вместе, обычно имеет смысл использовать более крупные элементы, поэтому вам не нужно выполнять столько работы по сборке. Обычно кремниевые солнечные элементы имеют площадь около 5 или 6 дюймов, что соответствует размеру необработанного кремния, из которого они построены. Затем они собираются в панели со стороной в несколько футов.