A eficiência de conversão é a proporção da saída de energia elétrica de um dispositivo fotovoltaico para a potência da luz solar incidente no dispositivo. Em termos mais simples, pode ser definida como a quantidade de energia solar incidente que é convertida em eletricidade por um sistema fotovoltaico.
Pesquisadores criaram células fotovoltaicas com eficiências próximas a 50%, apesar do fato de a maioria dos painéis comerciais ter eficiências de 15 a 20 por cento.
Quais são os fatores que afetam a eficiência de conversão?
As células fotovoltaicas nem sempre transformam 100% da luz solar em energia. A maior parte dela, na verdade, se foi. A capacidade de uma célula solar de converter a luz solar que recebe é limitada por uma variedade de elementos de design. Maior eficiência pode ser alcançada projetando com esses aspectos em mente.
1. comprimento de onda
Fótons, ou pacotes de energia, são os blocos de construção da luz e vêm em uma variedade de energias e comprimentos de onda. Comprimentos de onda no luz solar que atinge a superfície do planeta abrangem do ultravioleta ao infravermelho. Alguns fótons são refletidos quando a luz atinge a superfície de uma célula solar, enquanto outros passam direto. A energia de alguns dos fótons absorvidos é convertida em calor. Os restantes possuem energia suficiente para liberar elétrons de seus ligações atômicas, resultando em portadores de carga e corrente elétrica.
2. Temperaturas
Baixas temperaturas são tipicamente as melhores para células solares. Um aumento modesto na corrente é produzido, mas uma diminuição muito maior na voltagem é resultado das características de mudança do semicondutor trazidas por temperaturas mais altas. Aumentos extremos de temperatura também pode danificar os materiais na célula e outros módulos, reduzindo suas vidas úteis de funcionamento. Como a maior parte da luz solar que atinge as células se converte em calor, o gerenciamento térmico eficaz aumenta a eficiência e a vida útil.
3. Reflexão
Reduzindo o quantidade de luz refletida da superfície de uma célula, a eficiência pode ser melhorada. Por exemplo, o silício que não foi tratado reflete mais de 30% da luz que o atinge. A reflexão é reduzida em revestimentos anti-reflexo e superfícies texturizadas. Uma cor azul escura ou preta indicará uma célula de alta eficiência.
Como você determina a eficiência de conversão?
Para estimar a quantidade de energia que uma célula irá produzir, os pesquisadores avaliar o desempenho de um dispositivo fotovoltaico (FV). Corrente e voltagem juntas produzem energia elétrica. Relações entre corrente e voltagem medem as características elétricas de um dispositivo fotovoltaico. A corrente e a voltagem geradas por uma célula ou módulo mudarão de acordo com a lei de Ohm se uma resistência de “carga” específica for conectada aos dois terminais do dispositivo (a corrente através de um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à diferença de potencial entre os dois pontos). A eficiência é determinada medindo a corrente e a voltagem geradas para várias resistências de carga enquanto submete a célula a um nível de luz constante e padrão e mantém uma temperatura de célula consistente.
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