Эффективность преобразования — это отношение выходной электрической мощности фотоэлектрического устройства к мощности солнечного света, падающего на устройство. Проще говоря, её можно определить как количество падающей солнечной энергии, которое преобразуется 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 различную энергию и длину волны. Длина волны солнечного света, достигающего поверхности планеты, варьируется от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона. Некоторые фотоны отражаются при попадании света на поверхность солнечной батареи, тогда как другие проходят сквозь неё. Энергия некоторых поглощенных фотонов преобразуется в тепло. Оставшиеся обладают достаточной энергией, чтобы высвободить электроны из атомных связей , в результате чего образуются носители заряда и электрический ток.
2. Температуры
Низкие температуры, как правило, оптимальны для солнечных элементов. При этом наблюдается незначительное увеличение тока, но значительное снижение напряжения является результатом изменения характеристик полупроводника, вызванного более высокими температурами. Экстремальное повышение температуры также может повредить материалы элемента и других модулей, сократив срок их службы. Поскольку большая часть солнечного света, попадающего на элементы, преобразуется в тепло, эффективное управление тепловым режимом повышает эффективность и срок службы.
3. Отражение
Уменьшение количества света, отражаемого от поверхности ячейки , позволяет повысить её эффективность. Например, необработанный кремний отражает более 30% падающего на него света. Отражение снижается за счёт антиотражающих покрытий и текстурированных поверхностей. Тёмно-синий или чёрный цвет указывает на высокую эффективность ячейки.
Как определить эффективность конверсии?
Для оценки количества энергии, которое будет производить ячейка, исследователи оценивают производительность фотоэлектрического (ФЭ) устройства. Ток и напряжение вместе производят электрическую энергию. Зависимость между током и напряжением позволяет оценить электрические характеристики ФЭ-устройства. Ток и напряжение, генерируемые ячейкой или модулем, будут изменяться в соответствии с законом Ома, если к двум выводам устройства подключено определенное сопротивление «нагрузки» (ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между этими двумя точками). Эффективность определяется путем измерения тока и напряжения, генерируемых при различных сопротивлениях нагрузки, при постоянном стандартном уровне освещенности ячейки и постоянной температуре ячейки.
Рекомендуется: 11 основных факторов, влияющих на эффективность солнечных панелей
