De conversie-efficiëntie is de verhouding van het elektrische vermogen van een fotovoltaïsch apparaat tot het vermogen van het zonlicht dat op het apparaat valt. Simpel gezegd kan het worden gedefinieerd als de hoeveelheid invallende zonne-energie die door een PV-systeem wordt omgezet in elektriciteit.
Onderzoekers hebben PV-cellen ontwikkeld met een rendement van bijna 50%, terwijl de meeste commerciële panelen een rendement van 15 tot 20 procent hebben.
Welke factoren beïnvloeden de conversie-efficiëntie?
PV-cellen zetten niet altijd 100% van de zonneschijn om in stroom. Het meeste ervan is eigenlijk al weg. De capaciteit van een zonnecel om het zonlicht dat hij ontvangt om te zetten, wordt beperkt door verschillende ontwerpelementen. Een hogere efficiëntie kan worden bereikt door te ontwerpen met deze aspecten in gedachten.
1. Golflengte
Fotonen, of energiepakketten, zijn de bouwstenen van licht en komen in verschillende energieën en golflengten voor. Golflengten in de zonlicht dat het oppervlak bereikt van de planeet strekt zich uit van ultraviolet tot infrarood. Sommige fotonen worden gereflecteerd wanneer licht het oppervlak van een zonnecel raakt, terwijl andere er recht doorheen gaan. De energie van sommige van de geabsorbeerde fotonen wordt omgezet in warmte. De overige bezitten voldoende energie om elektronen uit hun atomaire bindingen, wat resulteert in ladingdragers en elektrische stroom.
2. temperatuur
Lage temperaturen zijn doorgaans het beste voor zonnecellen. Er wordt een bescheiden toename in stroom geproduceerd, maar een veel grotere afname in spanning is een resultaat van de verschuivende halfgeleiderkarakteristieken die worden veroorzaakt door hogere temperaturen. Extreme temperatuurstijgingen kan ook schadelijk zijn voor de materialen in de cel en andere modules, waardoor hun levensduur wordt verkort. Aangezien het meeste zonlicht dat cellen raakt, wordt omgezet in warmte, verhoogt effectief thermisch beheer de efficiëntie en levensduur.
3. Reflectie
Door het verkleinen van de hoeveelheid licht dat van het oppervlak van een cel wordt weerkaatst, kan de efficiëntie worden verbeterd. Bijvoorbeeld, silicium dat niet is behandeld, reflecteert meer dan 30% van het licht dat erop valt. Reflectie wordt verminderd door antireflectiecoatings en getextureerde oppervlakken. Een donkerblauwe of zwarte kleur geeft een cel met een hoge efficiëntie aan.
Hoe bepaalt u de conversie-efficiëntie?
Om te kunnen schatten hoeveel energie een cel zal produceren, hebben onderzoekers de prestaties van een fotovoltaïsch (PV) apparaat evalueren. Stroom en spanning produceren samen elektrisch vermogen. Relaties tussen stroom en spanning meten de elektrische eigenschappen van een PV-apparaat. De stroom en spanning die door een cel of module worden gegenereerd, veranderen in overeenstemming met de wet van Ohm als een bepaalde "belastings"weerstand aan de twee aansluitingen van het apparaat wordt bevestigd (de stroom door een geleider tussen twee punten is recht evenredig met het potentiaalverschil tussen de twee punten). Efficiëntie wordt bepaald door de stroom en spanning te meten die worden gegenereerd voor verschillende belastingsweerstanden terwijl de cel wordt blootgesteld aan een constant, standaardniveau van licht en een consistente celtemperatuur wordt gehandhaafd.
Aanbevolen: 11 belangrijke factoren die de efficiëntie van zonnepanelen beïnvloeden
