Učinkovitost fotovoltaičnega sistema je merjenje, koliko sončne celice razpoložljive sončne energije pretvori v električno energijo. Najbolj značilne silicijeve sončne celice imajo največjo učinkovitost približno 15 odstotkov. Vendar lahko tudi sončni sistem s 15-odstotno učinkovitostjo povprečno domovanje napaja na stroškovno učinkovit način.
Od kod prihaja energija?
Energija v sončni svetlobi prihaja v paketih, imenovanih fotoni. Ti fotoni nosijo določeno količino energije, odvisno od njihove valovne dolžine. Ko se valovna dolžina zmanjšuje, se energija fotona poveča. Ti fotoni vzbujajo elektrone v sončni celici, zaradi česar prehajajo skozi vezje in ustvarjajo električni tok. Za sprostitev elektrona v siliciju potrebuje foton vsaj 1,1 elektrona voltov energije. Elektronski volt je količina energije, ki je potrebna za premikanje elektrona skozi potencialno razliko enega volta. Če ima foton več kot 1,1 elektrona voltov, se bo elektron premikal skozi vezje, vendar se bo presežna energija sprostila kot toplota. To je eden od razlogov, da imajo sončne celice tako nizko učinkovitost; za delo potrebujejo le zelo specifično količino energije.
Koliko moči zagotavlja sonce?
Sonce zagotavlja različno količino moči, odvisno od tega, kje ste na Zemlji in kje na nebu. Sončne celice so običajno ocenjene ob predpostavki standardnih pogojev, znanih kot AM1,5. To pomeni zračno maso 1,5, kar je sprejeti preskusni pogoj za sončne celice. Pri AM1,5 sonce zagotavlja 1.000 vatov na kvadratni meter. Dejansko razpoložljiva sončna energija pa se razlikuje glede na lokacijo, vremenske razmere in čas dneva.
Kolikšen odstotek sončne moči lahko uporabljajo sončne celice?
Da bi razumeli sončno moč, uporabljamo model sevanja, imenovan spekter črnih teles. Spekter črnih teles nam pove porazdelitev energije predmetov na različnih valovnih dolžinah. Na podlagi spektra črnih teles ima 23 odstotkov sončne energije predolgo valovno dolžino, da bi bila uporabna za sončne celice. Ti fotoni bodo kar šli skozi celico. Druge valovne dolžine imajo nekaj presežne energije. Pravzaprav je še 33 odstotkov sončne energije odvečne energije, ki je neuporabna tudi za silicijeve sončne celice. Zato silikonskim sončnim celicam ostane na voljo le 44 odstotkov sončne energije. Več te energije se izgubi zaradi odboja in drugih procesov v sami celici. Torej, čeprav je teoretična največja učinkovitost lahko večja, je dejanska učinkovitost silicijevih celic običajno približno 15 odstotkov.
Kako povečamo učinkovitost plošče?
Da bi povečali učinkovitost sončnih kolektorjev, lahko izboljšamo in popestrimo materiale, ki jih uporabljamo za njihovo izdelavo. Za ustvarjanje toka različni materiali zahtevajo različno količino fotonske energije. Hibridni paneli lahko zato pokrijejo številne različne vrednosti elektronskih voltov, da povečajo zajeto energijo. Težava tega pristopa so stroški izdelave. Standardna sončna plošča je narejena iz silicija, ki je splošno dostopen in dobro razumljiv. Ko materiali, ki se uporabljajo v sončnih kolektorjih, postajajo redkejši in bolj specializirani, se proizvodni stroški povečujejo. Zato povečanje učinkovitosti povzroči povečanje stroškov.