Vplivi temperature na proizvodnjo električne energije iz sončnih celic

Fotonapetostne sončne celice pretvarjajo sončno svetlobo v električno energijo, zato mislite, da več sončne svetlobe je, bolje je. To ni vedno res, ker sončna svetloba ni sestavljena samo iz svetlobe, ki jo vidite, temveč tudi iz nevidnega infrardečega sevanja, ki prenaša toploto. Vaš sončni kolektor se bo odlično obnesel, če bo dobil veliko svetlobe, a ko se bolj segreje, se njegova zmogljivost poslabša.

Fotonapetostni sončni kolektorji so sklopi posameznih celic iz polprevodniškega materiala. Napetost, ki jo odda sončna celica, je večinoma odvisna od izbire polprevodnika in podrobnosti polprevodniških plasti. Silicijeve sončne celice - najpogostejša izbira - oddajajo približno pol volta iz vsake celice. Tok, ki ga ustvarja sončna celica, je odvisen od količine sončne svetlobe, ki jo doseže. Več sončne svetlobe, ki jo zadene, več toka bo ustvarila do meja celice. Električna moč je zmnožek trenutne pomnožene z napetostjo. Majhna sončna plošča bi lahko imela 36 celic, povezanih skupaj, da bi ustvarile približno 18 voltov skupaj s tokom 2 amperov. Ta sončna plošča bi bila ocenjena na 18 voltov x 2 amperov = 36 vatov največje moči. Če je osvetljen eno uro, bo ustvaril 36 vatnih ur energije.

Proizvajalci sončnih kolektorjev svoje izdelke preizkušajo v standardnih pogojih 25 stopinj Celzija (77 stopinj Celzija) z osončenostjo 1000 vatov na kvadratni meter. Osončenost je merilo, koliko sončne moči prizadene vsak kvadratni meter pravokotno na smer sončne svetlobe. Osončenost je lahko v zelo jasnih dneh okoli poldneva okoli poldneva več kot 1000 vatov na kvadratni meter, zaradi česar bo vaš sončni kolektor ustvaril več toka, kar pomeni več energije. Na žalost je pri temperaturi druga zgodba. Ko se temperature sončnih celic dvignejo nad 25 stopinj Celzija, tok zelo naraste, vendar napetost hitreje upada. Neto učinek je zmanjšanje izhodne moči z naraščajočo temperaturo. Tipični silicijevi sončni kolektorji imajo temperaturni koeficient približno -0,4 do -0,5 odstotka. To pomeni, da bi se za vsako stopinjo Celzija nad 25 izhodna moč niza zmanjšala za ta odstotek. Pri 45 stopinjah Celzija (113 stopinj Fahrenheita) bi 40-vatna sončna plošča s temperaturnim koeficientom -0,4 proizvedla manj kot 37 vatov.

Učinkovitost sončne celice je navedena za 25 stopinj Celzija in se z naraščanjem temperature zmanjšuje. Na srečo se spet poveča, ko temperatura pade. Če ste v zmerni regiji, se vam v zimskih hladnih, jasnih zimskih dneh povrne zmogljivost, ki jo izgubite v poletni vročini. Če vam to ni dovolj v tolažbo, lahko svojo solarno mrežo zgradite tudi tako, da izkoristite naravne hladilne učinke vetrnih kanalov, ki odvajajo toploto od sončnih kolektorjev. Za strešne sisteme je to lahko tako enostavno, kot da med ploščami in streho pustite 6 centimetrov prostora. K hlajenju se lahko bolj aktivno lotevate z hlajenjem z izhlapevanjem - z izhlapevanjem vode hladite plošče na enak način, kot znoj hladi kožo v vročem dnevu.

Alternativa tradicionalnim silicijevim sončnim panelom je v obliki tankoplastnih plošč. Izdelani so iz različnih polprevodniških materialov, njihov temperaturni koeficient pa je le približno polovica silicija. Tankoplastne plošče se ne začnejo z tako visoko učinkovitostjo kot kristalni silicijevi fotovoltaiki, vendar so zaradi manjše občutljivosti na višje temperature privlačne za zelo vroče lokacije. Tankoplastne plošče se uporabljajo popolnoma enako kot njihovi kristalni kolegi, vendar so običajno nekaj odstotkov manj učinkovite. Njihov temperaturni koeficient se giblje od približno -0,2 do -0,3 odstotka. Obstajajo tudi drugi kristalni materiali, ki se začnejo z večjo učinkovitostjo kot silicij in imajo tudi pozitiven temperaturni koeficient. To pomeni, da se s povečanjem temperature izboljšajo. Prav tako so zelo dragi, kar omejuje njihovo uporabo na nekatere posebne programe. Sčasoma pa bi se lahko odpravili do stanovanjskih domov.