Bir fotovoltaik sistemin verimliliği, bir güneş pilinin mevcut güneş enerjisinin ne kadarını elektrik enerjisine dönüştürdüğünün ölçümüdür. Çoğu tipik silikon güneş pili, yaklaşık yüzde 15'lik bir maksimum verime sahiptir. Bununla birlikte, yüzde 15 verimliliğe sahip bir güneş enerjisi sistemi bile ortalama bir eve uygun maliyetli bir şekilde güç sağlayabilir.
Enerji Nereden Gelir?
Güneş ışığındaki enerji, foton adı verilen paketler halinde gelir. Bu fotonlar, dalga boylarına bağlı olarak belirli bir miktarda enerji taşırlar. Dalga boyu azaldıkça fotonun enerjisi artar. Bu fotonlar, güneş pilindeki elektronları uyarır, bu da onların devre boyunca akmalarına neden olarak elektrik akımı oluşturur. Silikonda bir elektronu serbest bırakmak için bir fotonun en az 1,1 elektron volt enerjiye ihtiyacı vardır. Bir elektron volt, bir elektronu bir voltluk potansiyel farktan geçirmek için gereken enerji miktarıdır. Bir fotonun 1,1 elektron volttan fazla olması durumunda, bir elektron devre boyunca hareket edecek, ancak fazla enerji ısı olarak salınacaktır. Bu, güneş pillerinin bu kadar düşük verimliliğe sahip olmasının nedenlerinden biridir; çalışmak için sadece çok belirli bir miktarda enerjiye ihtiyaç duyarlar.
Güneş Ne Kadar Güç Sağlar?
Güneş, Dünya'da nerede olduğunuza ve gökyüzünde nerede olduğuna bağlı olarak farklı miktarda güç sağlar. Güneş panelleri tipik olarak AM1.5 olarak bilinen standart koşullar varsayılarak derecelendirilir. Bu, güneş panelleri için kabul edilen test koşulu olan hava kütlesi 1.5 anlamına gelir. AM1.5'te güneş, metrekare başına 1.000 watt sağlar. Ancak, mevcut mevcut güneş enerjisi konuma, hava koşullarına ve günün saatine göre değişir.
Güneş Pilleri Güneş Gücünün Yüzde Kaçını Kullanabilir?
Güneşin gücünü anlamak için kara cisim tayfı adı verilen bir radyasyon modeli kullanıyoruz. Kara cisim tayfı bize farklı dalga boylarındaki nesnelerin enerji dağılımını söyler. Bir kara cisim spektrumuna göre, güneşten gelen enerjinin yüzde 23'ü güneş panelleri için faydalı olamayacak kadar uzun bir dalga boyuna sahiptir. Bu fotonlar hücrenin içinden geçecek. Diğer dalga boyları biraz fazla enerjiye sahiptir. Aslında, güneş enerjisinin yüzde 33'ü, silikon güneş pilleri için de kullanılamayan fazla enerjidir. Bu nedenle, bu, güneş enerjisinin yalnızca yüzde 44'ünü silikon güneş pilleri için kullanılabilir durumda bırakır. Bu enerjinin çoğu, hücrenin kendisindeki yansıma ve diğer süreçler nedeniyle kaybolur. Bu nedenle, teorik maksimum verimlilik daha yüksek olabilirken, silikon hücrelerin gerçek verimliliği genellikle yüzde 15 civarındadır.
Panel Verimliliğini Nasıl Artırırız?
Güneş paneli verimliliğini artırmak için kullandığımız malzemeleri geliştirebilir ve çeşitlendirebiliriz. Farklı malzemeler, akım üretmek için farklı miktarda foton enerjisi gerektirir. Bu nedenle, hibrit paneller, yakalanan enerjiyi en üst düzeye çıkarmak için bir dizi farklı elektron volt değerini kapsayabilir. Bu yaklaşımla ilgili bir sorun, üretim maliyetidir. Standart güneş paneli, yaygın olarak bulunan ve iyi anlaşılan silikondan yapılmıştır. Güneş panellerinde kullanılan malzemeler daha nadir ve daha özel hale geldikçe üretim maliyetleri de artıyor. Bu nedenle, verimlilikteki bir artış maliyette bir artışa neden olur.