Beregningen af ​​solcelleeffektivitet

Indhold

• Effektivitet
• Fotoner og lys
• Lysabsorption
• Måling

Når du sidder på stranden, har du den blå himmel, den varme, du føler, og de bølger, du hører, har deres kilde i sollysets energi.Fotovoltaiske solceller er en måde at konvertere energien i sollys til noget andet end en fornøjelig feriedag. Solceller konverterer energi i sollys til elektrisk energi. Effektiviteten af ​​en solcelle er forholdet mellem den mængde elektrisk energi, den producerer, og den mængde solenergi, der rammer den.

Effektivitet

Effektiviteten af ​​enhver proces er et mål for, hvor godt processen fungerer. Det er, hvor meget du skal bruge for at få et output. Nogle gange er effektivitet vanskeligt at kvantificere, men for solceller er det relativt let. Indgangen til en solcelle er sollys, og output er elektricitet. Mere specifikt er input energi fra sollys, og output er energi i elektroner.

Fotoner og lys

På et grundlæggende niveau består lys af små energipakker, kaldet fotoner. Når som helst i løbet af dagen interagerer milliarder af fotoner med en solcelle. Disse fotoner bærer forskellige mængder energi afhængigt af deres farve. Nogle fotoner reflekterer en solcelle, nogle passerer gennem den, og andre absorberes. En given fotons skæbne afhænger af dens energi - eller, tilsvarende, dens farve. Det er umuligt at forudsige med sikkerhed sikkerhed for en bestemt fotons opførsel, men det er muligt at beregne sandsynligheden for interaktion.

Lysabsorption

Langt de fleste solceller er lavet af halvledere. En af funktionerne ved halvledere er energistrukturer kaldet "båndhuller". Elektroner på den lave side af båndhullet er fanget på plads, mens elektroner, der får et energikræft på båndgapens høje side, frit kan bevæge sig - herunder at være frit at bevæge sig ud af halvlederen helt og gøre dem nyttige i elektriske kredsløb . Fotoner, der bærer en energi tæt på størrelsen på båndhullet i en solcelle, er mest sandsynligt at blive absorberet. For at beregne effektiviteten skal du multiplicere energien fra hver foton med dens sandsynlighed for at blive absorberet og dens sandsynlighed for at gøre den ud af solcellen til et elektrisk kredsløb. Det er en temmelig kompleks beregning.

Måling

Beregning af effektivitet ud fra de første principper er besværlig, men hvis du har de rigtige måleværktøjer, kan du gøre beregningen lettere. Med et radiometer kan du måle effekttætheden i sollys. At multiplicere effekttætheden med solcelleområdet giver et mål for den solenergi, der kommer ind i solcellen. Du tager det næste trin ved at tilslutte et kredsløb med en variabel modstand, en strømføler og en spændingssensor. Elektrisk strøm er produktet af strømmen og spændingen, og den ændrer sig afhængigt af mængden af ​​last solcellen kører. Så du varierer modstanden, beregner effekt ved hvert trin og finder det maksimale effektpunkt. Del den maksimale elektriske effekt med solenergiindgangen, og du har solcelleeffektiviteten.