Fotovoltaiska solceller är halvledarmaterial konstruerade för att omvandla solljus till el. Du kan tänka dig en halvledare som en tom hylla ovanför en behållare full av studsiga kulor - där kulorna är som elektroner i en halvledare. Bollarna i soptunnan nedan kan inte röra sig mycket långt, så materialet leder dåligt. Men om en boll hoppar upp till hyllan kan den rulla mycket lätt, så materialet blir till en bra ledare. När solljus kommer in i en halvledare kan den lyfta en boll ur soptunnan och lägga den på hyllan. Man skulle tro att ju mer solljus, desto bättre - fler bollar läggs på hyllan, mer ström från solcellen. Men mer solljus kan också betyda högre temperaturer - och högre temperaturer minskar i allmänhet kraften från en solcell.
Halvledare
När solljus kommer in i en solcell tillför det elektroner energi, men dessa energiska elektroner gör ingen nytta i solcellen - de måste komma ut. Så solceller är konstruerade så att hyllan är i en vinkel. En boll i hyllan rullar snabbt ner. Om du bygger ett rör från hyllans nedre kant som lindar runt till behållaren nedan, kommer bollarna att rinna ner ur solcellen och tillbaka. Det är mer eller mindre vad som händer när elektriska ledningar är anslutna till en solcell - elektroner plockas upp av solljus och skjuts in i en krets.
Kraft från en solcell
I elektriska termer är kraft spänning gånger ström. Ström avser antalet elektroner som skjuts ut ur solcellen, och spänning hänvisar till det "tryck" som varje elektron får. Tänker jag tillbaka på soptunnan och hyllan är nuvarande antalet bollar som läggs på hyllan varje sekund och spänningen är hur hög hyllan är.
När solen blir ljusare. det ger energi till fler elektroner - lyfter fler bollar på hyllan - men hyllan blir inte högre. Det vill säga spänningen från en solcell beror på hur solcellen är uppbyggd, medan den maximala strömmen beror på hur mycket solljus den absorberar. Spänningen och strömmen beror också på några andra faktorer. En av dessa är temperaturen.
Temperatureffekter
Temperaturen mäter hur mycket saker rör sig. I fallet med en halvledare mäter temperaturen hur mycket elektronerna rör sig och hur mycket hållarna för dessa elektroner rör sig runt. Återigen tänker på hyllan och bollkorgen, när en halvledare är varmare, är det som om kulorna krossas och studsar runt i soptunnan och hyllan ovan vibrerar upp och ner.
I en het solcell studsar kulorna redan lite, det är lättare för solljus att plocka upp dem och lägga dem på hyllan. Eftersom hyllan vibrerar upp och ner är det också lättare för kulorna att komma in på hyllan, men eftersom de inte är så höga rullar de inte lika snabbt. Det vill säga när en kiselsolcell blir varmare genererar den mer ström men mindre spänning. Tyvärr är det bara lite mer ström och mycket mindre spänning, så resultatet är att effekten minskar.
Solpanelutgång
Solpaneler är byggda av en hel massa solceller kopplade ihop. Olika tillverkare bygger sina paneler annorlunda, så du kan hitta en solpanel med 38 celler och en annan med 480 celler. Även med skillnader i kisel solpanelstillverkning är materialet ungefär detsamma, så temperatureffekterna är också nästan identiska. Normalt sjunker kisel solcellseffekt cirka 0,4 procent med varje grad Celsius (1,8 grader Fahrenheit).
Temperaturen avser den faktiska materialtemperaturen och inte lufttemperaturen, så på en solig dag är det inte så ovanligt att en solpanel når 45 grader C (113 grader F). Det betyder att en panel som är klassad för 200 watt vid 20 grader C (68 grader F) bara släpper ut 180 watt.