Indhold
- Hvor kommer energien fra?
- Hvor meget strøm leverer solen?
- Hvilken procentdel af solens strøm kan solceller bruge?
- Hvordan øger vi paneleffektiviteten?
Effektiviteten af et fotovoltaisk system er måling af hvor meget af den tilgængelige solenergi en solcelle omdanner til elektrisk energi. De fleste typiske siliciumsolceller har en maksimal effektivitet på omkring 15 procent. Selv et solsystem med 15 procent effektivitet kan imidlertid drive det gennemsnitlige hjem på en omkostningseffektiv måde.
Hvor kommer energien fra?
Energi i sollys kommer i pakker kaldet fotoner. Disse fotoner bærer en bestemt mængde energi afhængigt af deres bølgelængde. Når bølgelængden aftager, øges en fotons energi. Disse fotoner ophidser elektroner i solcellen, hvilket får dem til at strømme gennem kredsløbet og skaber elektrisk strøm. For at frigøre et elektron i silicium har en foton brug for mindst 1,1 elektronvolt af energi. En elektronspænding er den mængde energi, der er nødvendig for at bevæge et elektron gennem en potentialvolumen på 1 volt. Hvis en foton har mere end 1,1 elektronvolt, vil en elektron bevæge sig gennem kredsløbet, men overskydende energi frigives som varme. Dette er en af grundene til, at solceller har så lav effektivitet; de har kun brug for en meget specifik mængde energi for at arbejde.
Hvor meget strøm leverer solen?
Solen giver en anden mængde strøm afhængigt af hvor du er på Jorden og hvor den er på himlen. Solpaneler er typisk klassificeret under forudsætning af standardforhold kendt som AM1.5. Dette betyder luftmasse 1,5, som er den accepterede testbetingelse for solcellepaneler. På AM1.5 giver solen 1.000 watt pr. Kvadratmeter. Den faktiske tilgængelige solenergi varierer dog med placering, vejrforhold og tidspunkt på dagen.
Hvilken procentdel af solens strøm kan solceller bruge?
For at forstå solens magt bruger vi en strålingsmodel kaldet blackbody-spektret. Blackbody-spektret fortæller os energifordelingen af genstande ved forskellige bølgelængder. Baseret på et sort legemsspektrum har 23 procent af energien fra solen en bølgelængde for lang til at være nyttig for solcellepaneler. Disse fotoner vil bare passere gennem cellen. Andre bølgelængder har en vis overskydende energi. Faktisk er yderligere 33 procent af solens energi overskydende energi, der også er ubrugelig for siliciumsolceller. Derfor overlader dette kun 44 procent af solens energi til rådighed for siliciums solceller. Mere af denne energi går tabt på grund af reflektion og andre processer i selve cellen. Selv om den teoretiske maksimale effektivitet kan være højere, er den reelle effektivitet af siliciumceller normalt omkring 15 procent.
Hvordan øger vi paneleffektiviteten?
For at øge solcellepanelets effektivitet kan vi forbedre og diversificere de materialer, vi bruger til at fremstille dem. Forskellige materialer kræver en anden mængde fotonenergi for at producere strøm. Derfor kan hybridpaneler dække et antal forskellige elektronspændingsværdier for at maksimere den optagne energi. Et problem med denne fremgangsmåde er produktionsomkostningerne. Standard solcellepanel er lavet af silicium, som er almindeligt tilgængeligt og godt forstået. Når materialerne i solcellepaneler bliver sjældnere og mere specialiserede, stiger produktionsomkostningerne. Derfor øges en effektivitet med en stigning i omkostningerne.