Omvandlingseffektiviteten är proportionen mellan en solcellsapparats elektriska effekt och effekten av solljuset som faller in på enheten. I enklare termer kan det definieras som mängd infallande solenergi som omvandlas till elektricitet av ett PV-system.
Forskare har skapat PV-celler med verkningsgrader nära 50 %, trots att majoriteten av kommersiella paneler har verkningsgrader på 15 till 20 procent.
Vilka är faktorer som påverkar konverteringseffektiviteten?
PV-celler förvandlar inte alltid 100 % av solskenet till kraft. Det mesta är faktiskt borta. En solcells kapacitet att omvandla solljuset den tar emot begränsas av en mängd olika designelement. Högre effektivitet kan uppnås genom att designa med dessa aspekter i åtanke.
1. Våglängd
Fotoner, eller energipaket, är ljusets byggstenar och finns i en mängd olika energier och våglängder. Våglängder i solljus som når ytan av planeten spänner från ultraviolett till infrarött. Vissa fotoner reflekteras när ljus träffar en solcells yta, medan andra passerar rakt igenom. Energin hos några av de absorberade fotonerna omvandlas till värme. De återstående har tillräckligt med energi för att frigöra elektroner från sina atombindningar, vilket resulterar i laddningsbärare och elektrisk ström.
2. Temperatur
Låga temperaturer är vanligtvis det bästa för solceller. En måttlig ökning av strömmen produceras men en mycket större spänningsminskning är ett resultat av de skiftande halvledaregenskaperna som orsakas av högre temperaturer. Extrema temperaturökningar kan också skada materialen i cellen och andra moduler, vilket minskar deras livslängd. Eftersom det mesta av solljuset som träffar celler omvandlas till värme, ökar effektiv värmehantering effektiviteten och livslängden.
3. Reflektion
Genom att minska mängd ljus som reflekteras från en cells ytakan effektiviteten förbättras. Till exempel reflekterar kisel som inte har behandlats mer än 30 % av ljuset som träffar det. Reflektion reduceras med antireflexbeläggningar och strukturerade ytor. En mörkblå eller svart färg indikerar en högeffektiv cell.
Hur bestämmer du konverteringseffektivitet?
För att uppskatta mängden effekt en cell kommer att producera; forskare utvärdera en fotovoltaisk (PV) enhets prestanda. Ström och spänning producerar tillsammans elektrisk kraft. Relationer mellan ström och spänning mäter en PV-enhets elektriska egenskaper. Strömmen och spänningen som genereras av en cell eller modul kommer att ändras i enlighet med Ohms lag om ett visst "belastnings"-motstånd är anslutet till de två terminalerna på enheten (strömmen genom en ledare mellan två punkter är direkt proportionell mot potentialskillnaden mellan de två punkterna). Effektiviteten bestäms genom att mäta strömmen och spänningen som genereras för olika belastningsresistanser samtidigt som cellen utsätts för en konstant standardljusnivå och en konstant celltemperatur.
Rekommenderas: 11 viktiga faktorer som påverkar solpanelens effektivitet
