Le rendement de conversion est le rapport entre la puissance électrique produite par un dispositif photovoltaïque et la puissance du rayonnement solaire incident sur le dispositif. En termes plus simples, il peut être défini comme le quantité d'énergie solaire incidente convertie en électricité par un système photovoltaïque.
Les chercheurs ont créé des cellules photovoltaïques avec des rendements proches de 50 %, malgré le fait que la majorité des panneaux commerciaux ont des rendements de 15 à 20 %.
Quels sont les facteurs qui affectent l’efficacité de la conversion ?
Les cellules photovoltaïques ne convertissent pas toujours 100 % de l'énergie solaire en électricité. La majeure partie de cette énergie est perdue. La capacité d'une cellule solaire à convertir la lumière solaire reçue est limitée par divers éléments de conception. Une conception tenant compte de ces aspects permet d'obtenir un rendement supérieur.
1. Longueur d'onde
Les photons, ou paquets d'énergie, sont les éléments constitutifs de la lumière et se présentent sous diverses énergies et longueurs d'onde. la lumière du soleil qui atteint la surface de la planète s'étendent de l'ultraviolet à l'infrarouge. Certains photons sont réfléchis lorsque la lumière frappe la surface d'une cellule solaire, tandis que d'autres la traversent directement. L'énergie de certains des photons absorbés est convertie en chaleur. Les autres possèdent suffisamment d'énergie pour libérer des électrons de leur liaisons atomiques, ce qui entraîne des porteurs de charge et du courant électrique.
2. Températures
Les basses températures sont généralement optimales pour les cellules solaires. Une légère augmentation du courant est produite, mais une diminution beaucoup plus importante de la tension résulte du changement des caractéristiques des semi-conducteurs induit par les températures plus élevées. Augmentations extrêmes des températures peut également endommager les matériaux de la cellule et des autres modules, réduisant ainsi leur durée de vie. La majeure partie de la lumière solaire qui frappe les cellules se transformant en chaleur, une gestion thermique efficace améliore l'efficacité et la durée de vie.
3. Réflexion
En réduisant le quantité de lumière réfléchie par la surface d'une cellule, l'efficacité peut être améliorée. Par exemple, le silicium non traité réfléchit plus de 30 % de la lumière qui le frappe. La réflexion est réduite de revêtements anti-reflet et des surfaces texturées. Une couleur bleu foncé ou noire indiquera une cellule à haut rendement.
Comment déterminer l’efficacité de conversion ?
Afin d'estimer la quantité d'énergie qu'une cellule produira, les chercheurs évaluer les performances d'un dispositif photovoltaïque (PV). Le courant et la tension produisent ensemble de l'énergie électrique. La relation entre le courant et la tension permet d'évaluer les caractéristiques électriques d'un dispositif photovoltaïque. Le courant et la tension générés par une cellule ou un module varient selon la loi d'Ohm si une résistance de charge particulière est fixée aux deux bornes du dispositif (le courant traversant un conducteur entre deux points est directement proportionnel à la différence de potentiel entre ces deux points). Le rendement est déterminé en mesurant le courant et la tension générés pour différentes résistances de charge, tout en soumettant la cellule à un niveau de lumière constant et à une température constante.
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