Зміст
- Звідки береться енергія?
- Скільки сили забезпечує Сонце?
- Який відсоток енергії сонця можуть використовувати сонячні клітини?
- Як підвищити ефективність роботи панелі?
Ефективність фотоелектричної системи - це вимірювання того, яку частину наявної сонячної енергії сонячна батарея перетворює в електричну енергію. Більшість типових кремнієвих сонячних батарей мають максимальну ефективність близько 15 відсотків. Однак навіть сонячна система з 15-відсотковою ефективністю може забезпечити енергоспоживання середнього будинку рентабельним способом.
Звідки береться енергія?
Енергія під сонячним промінням надходить у пакетах, званих фотонами. Ці фотони несуть певну кількість енергії залежно від їх довжини хвилі. Зі зменшенням довжини хвилі енергія фотона збільшується. Ці фотони збуджують електрони в сонячній клітині, що змушує їх протікати по схемі, створюючи електричний струм. Для того, щоб звільнити електрон у кремнію, фотону потрібно щонайменше 1,1 електрона вольт енергії. Електронний вольт - це кількість енергії, необхідної для переміщення електрона через різницю потенціалів в один вольт. Якщо фотон має більше 1,1 вольт електронів, електрон рухатиметься по ланцюгу, але надлишок енергії буде виділятися як тепло. Це одна з причин того, що сонячні батареї мають такий низький ККД; їм потрібна лише дуже конкретна кількість енергії для того, щоб працювати.
Скільки сили забезпечує Сонце?
Сонце забезпечує різну кількість енергії залежно від того, де ви знаходитесь на Землі та де на небі. Сонячні батареї зазвичай оцінюються за умови стандартних умов, відомих як AM1.5. Це означає, що повітряна маса 1,5, що є прийнятим випробувальним умовою для сонячних батарей. У AM1.5 сонце забезпечує 1000 Вт на квадратний метр. Однак фактична наявна сонячна енергія залежить від місця розташування, погодних умов та часу доби.
Який відсоток енергії сонця можуть використовувати сонячні клітини?
Щоб зрозуміти потужність сонячних променів, ми використовуємо модель випромінювання, яку називають спектром чорних тіл. Спектр чорних тіл повідомляє нам про розподіл енергії об'єктів на різній довжині хвилі. Спираючись на спектр чорних тіл, 23 відсотки енергії від сонця мають занадто довгу хвилю, щоб бути корисною для сонячних батарей. Ці фотони просто пройдуть через клітину. Інші довжини хвиль мають деяку надлишкову енергію. Насправді ще 33 відсотки енергії сонця - це надлишок енергії, який також непридатний для сонячних батарей кремнію. Тому це залишає лише 44 відсотки сонячної енергії, доступної для сонячних батарей кремнію. Більша частина цієї енергії втрачається за рахунок відображення та інших процесів у самій клітині. Отже, хоча теоретична максимальна ефективність може бути вищою, реальна ефективність клітин кремнію зазвичай становить близько 15 відсотків.
Як підвищити ефективність роботи панелі?
Для підвищення ефективності сонячних панелей ми можемо вдосконалити та урізноманітнити матеріали, які ми використовуємо для їх виготовлення. Різні матеріали потребують різної кількості енергії фотона для отримання струму. Тому гібридні панелі можуть охоплювати декілька різних значень електронного вольта, щоб максимізувати захоплену енергію. Однією з проблем такого підходу є вартість виготовлення. Стандартна сонячна панель виготовлена з кремнію, який широко доступний і добре зрозумілий. Оскільки матеріали, використовувані на сонячних панелях, стають рідшими та спеціалізованішими, вартість виготовлення зростає. Тому підвищення ефективності відбувається за рахунок збільшення витрат.