Sú väčšie solárne články efektívnejšie?

Fotovoltaické solárne články absorbujú energiu zo slnečného žiarenia a premieňajú ju na elektrickú energiu. Aby tento proces fungoval, musí sa slnečné svetlo dostať do materiálu solárnych článkov a absorbovať sa. Energia musí zo solárneho článku von. Každý z týchto faktorov ovplyvňuje účinnosť solárneho článku. Niektoré faktory sú rovnaké pre veľké aj malé solárne články, existujú však aj tie, ktoré sa líšia veľkosťou. Faktory, ktoré sa líšia, majú tendenciu uľahčovať efektivitu menších solárnych článkov ako ich väčších náprotivkov.

Existuje niekoľko rôznych spôsobov definovania účinnosti. Ten, ktorý má z hľadiska spotrebiteľa najväčší zmysel, je pomer vyrobenej elektrickej energie k celkovej slnečnej energii dopadajúci na oblasť solárneho článku. Existuje veľa druhov solárnych článkov. Multifunkčné články sú veľmi drahé, ale môžu byť okolo 40 percent efektívne. Kremíkové články sú účinné 13 až 18 percent, zatiaľ čo iné prístupy nazývané „tenkovrstvové“ články sú kdekoľvek od 6 do 14 percent účinné. Materiál, dizajn a konštrukcia bunky majú oveľa väčší vplyv na účinnosť ako veľkosť.

Prvým faktorom, ktorý určuje účinnosť solárneho článku, je množstvo svetla, ktoré sa dostane do materiálu solárneho článku. Povrch solárneho článku musí mať nejaký elektrický kontakt, aby dokončil obvod a dostal energiu von. Tieto elektródy blokujú slnečné svetlo v prístupe k absorpčnému materiálu. Bohužiaľ, nemôžete len položiť malé elektródy na okraj solárneho článku, pretože potom stratíte príliš veľa elektriny na odpor v materiáli solárneho článku. To znamená, že ak máte veľký solárny článok - povedzme asi 5 palcov štvorcových - budete musieť mať niekoľko elektród na povrchu, ktoré blokujú svetlo. Ak je váš solárny článok pol palca na jeden palec, vystačíte si s menším percentom povrchu pokrytého elektródami.

Keď sa slnečné svetlo dostane do materiálu solárnych článkov, bude cestovať ďalej, kým nebude interagovať s elektrónom v materiáli. Ak elektrón absorbuje energiu slnečného žiarenia, získa sa mu podpora. Môže stratiť túto energiu nárazom do iných elektrónov. To väčšinou nezávisí od veľkosti solárneho článku. Záleží len na jeho zložení a dizajne. Ak však elektróny musia ísť v polovodičovom materiáli ďalej, je pravdepodobnejšie, že môžu stratiť energiu. Tým, že bude vzdialenosť k elektródam malá, je menej pravdepodobné, že elektrón stratí energiu. Pretože väčšie články sú navrhnuté s väčším počtom elektród, vzdialenosť je zhruba rovnaká, takže pri veľkosti solárnych článkov sa to príliš nemení.

Odpor je mierou toho, ako ťažké je pre elektrón prechádzať obvodom. Ak je všetko ostatné rovnaké, kratšia vzdialenosť vytvára menší odpor, čo znamená, že menšie bunky budú strácať menej energie a budú o niečo efektívnejšie. Aj keď všetky tieto účinky uprednostňujú menšie bunky pred väčšími, majú veľmi malý vplyv na účinnosť. Pretože solárne články sa stávajú skutočne užitočnými až vtedy, keď sú skombinované dohromady, zvyčajne má zmysel používať väčšie články, aby ste nemuseli robiť toľko montážnych prác. Typicky sú kremíkové solárne články asi 5 alebo 6 palcov štvorcových, aby zodpovedali veľkosti surového kremíka, z ktorého sú vyrobené. Potom sa spoja do panelov niekoľko metrov na boku.