Vsebina
- Od kod prihaja energija?
- Koliko moči zagotavlja sonce?
- Kolikšen odstotek moči sonca lahko uporabljajo sončne celice?
- Kako povečamo učinkovitost plošče?
Učinkovitost fotovoltaičnega sistema je merjenje, koliko razpoložljive sončne energije sončna celica pretvori v električno energijo. Večina tipičnih silicijevih sončnih celic ima največjo učinkovitost okoli 15 odstotkov. Vendar celo sončni sistem s 15-odstotnim izkoristkom lahko povprečno dom 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 povečuje. Ti fotoni vzbujajo elektrone v sončni celici, zaradi česar tečejo skozi vezje in ustvarjajo električni tok. Za osvoboditev elektrona v siliciju potrebuje foton vsaj 1,1 elektrona voltov energije. Elektronski volt je količina energije, ki je potrebna za premikanje elektrona skozi eno voltno potencialno razliko. Če ima foton več kot 1,1 elektrona voltov, se bo elektron premikal skozi vezje, odvečna energija pa se bo sprostila kot toplota. To je eden od razlogov, da imajo sončne celice tako nizek izkoristek; potrebujejo le zelo določeno količino energije, da lahko delajo.
Koliko moči zagotavlja sonce?
Sonce zagotavlja različno količino moči, odvisno od tega, kje si na Zemlji in kje je na nebu. Sončni paneli so običajno ocenjeni ob predpostavki, da so standardni pogoji znani kot AM1.5. To pomeni zračna masa 1,5, kar je sprejeto preskusno stanje za sončne panele. Pri AM1.5 sonce zagotavlja 1.000 vatov na kvadratni meter. Dejanska razpoložljiva sončna energija pa se razlikuje glede na lokacijo, vremenske razmere in čas dneva.
Kolikšen odstotek moči sonca lahko uporabljajo sončne celice?
Da bi razumeli moč sonca, uporabljamo model sevanja, imenovan spekter črnega telesa. Spekter črnega telesa nam pove porazdelitev energije predmetov na različnih valovnih dolžinah. Glede na spekter črnega telesa ima 23 odstotkov energije sonca predolgo valovno dolžino, da bi bilo koristno za sončne panele. Ti fotoni bodo samo prešli skozi celico. Druge valovne dolžine imajo nekaj odvečne energije. Pravzaprav je dodatnih 33 odstotkov sončne energije presežna energija, ki je neuporabna tudi za silikonske sončne celice. Zato to pušča le 44 odstotkov energije sonca, ki je na voljo silicijskim sončnim celicam. Več te energije se izgubi zaradi refleksije in drugih procesov v sami celici. Čeprav je teoretična največja učinkovitost morda višja, je dejanska učinkovitost silikonskih celic običajno okoli 15 odstotkov.
Kako povečamo učinkovitost plošče?
Da bi povečali učinkovitost sončne plošče, lahko izboljšamo in raznovrstimo materiale, ki jih uporabljamo za njihovo izdelavo. Različni materiali potrebujejo različno količino energije fotona za proizvodnjo toka. Zato lahko hibridne plošče zajemajo več različnih vrednosti voltov elektronov, da bi maksimalno izkoristili zajeto energijo. Ena težava tega pristopa so stroški izdelave. Standardna sončna plošča je izdelana iz silicija, ki je široko na voljo in dobro razumljiv. Ko so materiali, uporabljeni na sončnih panelih, vedno redkejši in bolj specializirani, se stroški izdelave povečajo. Zato povečanje učinkovitosti prihaja do zvišanja stroškov.