Эффективность преобразования — это отношение выходной электрической мощности фотоэлектрического устройства к мощности солнечного света, падающего на устройство. Проще говоря, ее можно определить как количество падающей солнечной энергии, преобразуемой в электричество фотоэлектрической системой.
Исследователи создали фотоэлементы с эффективностью, близкой к 50%, несмотря на то, что большинство коммерческих панелей имеют эффективность от 15 до 20 процентов.
Какие факторы влияют на эффективность конверсии?
Фотоэлементы не всегда преобразуют 100% солнечного света в электроэнергию. Большая его часть фактически теряется. Способность солнечного элемента преобразовывать получаемый им солнечный свет ограничивается различными элементами конструкции. Более высокой эффективности можно достичь, проектируя с учетом этих аспектов.
1. Длина волны
Фотоны, или энергетические пакеты, являются строительными блоками света и имеют различные энергии и длины волн. Длины волн в солнечный свет, достигающий поверхности планеты охватывает от ультрафиолетового до инфракрасного. Некоторые фотоны отражаются, когда свет попадает на поверхность солнечной батареи, тогда как другие проходят насквозь. Энергия некоторых поглощенных фотонов преобразуется в тепло. Оставшиеся обладают достаточной энергией, чтобы освободить электроны из своих атомные связи, в результате чего возникают носители заряда и электрический ток.
2. Температуры
Низкие температуры обычно являются лучшими для солнечных элементов. Производится небольшое увеличение тока, но гораздо большее снижение напряжения является результатом смещения характеристик полупроводника, вызванного более высокими температурами. Экстремальное повышение температуры также может повредить материалы в ячейке и других модулях, сокращая срок их службы. Поскольку большая часть солнечного света, попадающего на ячейки, преобразуется в тепло, эффективное управление температурой повышает эффективность и срок службы.
3. Отражение
За счет уменьшения количество света, отраженного от поверхности клетки, эффективность может быть улучшена. Например, необработанный кремний отражает более 30% падающего на него света. Отражение уменьшается на просветляющие покрытия и текстурированные поверхности. Темно-синий или черный цвет будет указывать на высокоэффективную ячейку.
Как определить эффективность конверсии?
Чтобы оценить количество энергии, которое будет производить ячейка, исследователи оценить производительность фотоэлектрического (PV) устройства. Ток и напряжение вместе производят электроэнергию. Соотношения между током и напряжением измеряют электрические характеристики фотоэлектрического устройства. Ток и напряжение, генерируемые ячейкой или модулем, будут изменяться в соответствии с законом Ома, если к двум клеммам устройства присоединено определенное «нагрузочное» сопротивление (ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками). Эффективность определяется путем измерения тока и напряжения, генерируемых для различных нагрузочных сопротивлений, при этом ячейка подвергается постоянному, стандартному уровню света и поддержании постоянной температуры ячейки.
Рекомендуется: 11 основных факторов, влияющих на эффективность солнечных панелей
