A eficiência de conversão é a proporção entre a potência elétrica produzida por um dispositivo fotovoltaico e a potência da luz solar incidente sobre o 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
Os fótons, ou pacotes de energia, são os componentes básicos da luz e apresentam uma variedade de energias e comprimentos de onda. Os comprimentos de onda da luz solar que atinge a superfície do planeta variam do ultravioleta ao infravermelho. Alguns fótons são refletidos quando a luz atinge a superfície de uma célula solar, enquanto outros a atravessam. A energia de alguns dos fótons absorvidos é convertida em calor. Os restantes possuem energia suficiente para liberar elétrons de suas ligações atômicas , resultando em portadores de carga e corrente elétrica.
2. Temperaturas
Temperaturas baixas são geralmente as melhores para células solares. Um aumento modesto na corrente é produzido, mas uma queda muito maior na tensão resulta da alteração das características do semicondutor causada por temperaturas mais altas. Aumentos extremos de temperatura também podem danificar os materiais da célula e de outros módulos, reduzindo sua vida útil. Como a maior parte da luz solar que atinge as células se converte em calor, um gerenciamento térmico eficaz aumenta a eficiência e a vida útil.
3. Reflexão
Ao reduzir a quantidade de luz refletida pela superfície de uma célula , é possível melhorar sua eficiência. Por exemplo, o silício sem tratamento reflete mais de 30% da luz incidente. A reflexão é reduzida por revestimentos antirreflexo e superfícies texturizadas. Uma cor azul escura ou preta indica uma célula de alta eficiência.
Como você determina a eficiência de conversão?
Para estimar a quantidade de energia que uma célula produzirá, os pesquisadores avaliam o desempenho de um dispositivo fotovoltaico (FV). Corrente e tensão, juntas, produzem energia elétrica. A relação entre corrente e tensão mede as características elétricas de um dispositivo FV. A corrente e a tensão geradas por uma célula ou módulo variam de acordo com a lei de Ohm se uma determinada resistência de "carga" for conectada aos dois terminais do dispositivo (a corrente que passa por um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à diferença de potencial entre esses dois pontos). A eficiência é determinada medindo-se a corrente e a tensão geradas para diversas resistências de carga, enquanto a célula é submetida a um nível constante de luz e mantida a uma temperatura constante.
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