Är större solceller effektivare?

Fotovoltaiska solceller absorberar energi från solljus och omvandlar den till elektrisk energi. För att processen ska fungera måste solljus göra det till solcellsmaterialet och absorberas, och energin behöver komma ut ur solcellen. Var och en av dessa faktorer påverkar effektiviteten hos en solcell. Vissa faktorer är desamma för stora och små solceller, men det finns några som varierar med storlek. De faktorer som varierar tenderar att göra det lättare för mindre solceller att vara mer effektiva än sina större motsvarigheter.

Det finns flera olika sätt att definiera effektivitet. Den som är mest vettig ur en konsumentperspektiv är som förhållandet mellan producerad elektrisk energi och total solljusenergi som träffar solcellens område. Det finns många typer av solceller. Multifunktionsceller är mycket dyra, men kan vara nära 40 procent effektiva. Kiselceller är 13 till 18 procent effektiva, medan andra tillvägagångssätt som kallas "tunnfilmsceller" är allt från 6 till 14 procent effektiva. Materialet, designen och konstruktionen av cellen har mycket mer inflytande på effektiviteten än storleken gör.

Den första faktorn som bestämmer effektiviteten hos en solcell är mängden ljus som gör det till solcellsmaterialet. Ytan på en solcell måste ha någon form av elektrisk kontakt för att slutföra kretsen och få ut strömmen. Dessa elektroder blockerar solljus från att nå det absorberande materialet. Tyvärr kan du inte bara sätta små elektroder på kanten av en solcell för då förlorar du för mycket av elen till motstånd i solcellsmaterialet. Det betyder att om du har en stor solcell - säg ungefär 5 tum kvadrat - måste du ha flera elektroder över ytan och blockera ljus. Om din solcell är en tum av en tum kan du klara dig med en mindre andel av ytan som täcks av elektroder.

När solljus kommer in i solcellsmaterialet kommer det att färdas längs tills det interagerar med en elektron i materialet. Om elektronen absorberar solljusets energi kommer den att få en boost. Det kan förlora den energin genom att stöta på andra elektroner. För det mesta beror det inte på storleken på solcellen. Det beror bara på dess sammansättning och design. Men om elektronerna behöver gå längre i halvledarmaterialet är det mer troligt att de kan förlora energi. Genom att göra avståndet till elektroderna litet är det mindre troligt att elektronen tappar energi. Eftersom större celler är utformade med fler elektroder, blir avståndet ungefär detsamma, så detta förändras inte för mycket med solcellsstorlek.

Motstånd är ett mått på hur svårt det är för en elektron att färdas genom en krets. Med allt annat lika skapar kortare avstånd lägre motstånd, så det betyder att mindre celler slösar mindre energi och blir lite mer effektiva. Även om alla dessa effekter gynnar mindre celler framför större, har de mycket små effekter på effektiviteten. Eftersom solceller bara blir riktigt användbara när de kombineras är det vanligtvis meningsfullt att använda större celler så att du inte behöver göra så mycket monteringsarbete. Vanligtvis är kiselsolceller cirka 5 eller 6 tum kvadratiska för att matcha storleken på det råa kisel de är byggda från. De sätts sedan i paneler några meter på en sida.