Sadržaj
- Odakle dolazi energija?
- Koliko snage pruža Sunce?
- Koliki posto snage sunca mogu koristiti solarne ćelije?
- Kako povećati efikasnost panela?
Učinkovitost fotonaponskog sustava mjeri se koliki dio dostupne solarne energije solarna ćelija pretvara u električnu energiju. Većina tipičnih silicijskih solarnih ćelija ima maksimalnu učinkovitost od oko 15 posto. Međutim, čak i solarni sustav s 15-postotnom učinkovitošću može napajati prosječan dom na isplativ način.
Odakle dolazi energija?
Energija na suncu dolazi u paketima koji se nazivaju fotoni. Ovi fotoni nose određenu količinu energije ovisno o njihovoj valnoj duljini. Kako se valna duljina smanjuje, energija fotona raste. Ovi fotoni pobuduju elektrone u solarnoj ćeliji zbog čega prolaze kroz krug, stvarajući električnu struju. Da bi se elektron oslobodio u silikonu, fotonu je potrebno najmanje 1,1 elektron volta energije. Elektronski volt je količina energije koja je potrebna za pomicanje elektrona kroz razliku potencijala od jednog volta. Ako foton ima više od 1,1 elektron volta, elektron će se kretati kroz krug, ali višak energije će se oslobađati kao toplina. To je jedan od razloga što solarne ćelije imaju tako malu učinkovitost; treba im samo vrlo određena količina energije da bi radili.
Koliko snage pruža Sunce?
Sunce pruža različitu količinu snage ovisno o tome gdje se nalazite na Zemlji i gdje se nalazi na nebu. Solarni paneli obično su ocijenjeni pod pretpostavkom standardnih uvjeta poznatih kao AM1.5. To znači zračnu masu 1,5, što je prihvaćeni uvjet ispitivanja solarnih panela. U AM1.5, sunce osigurava 1.000 vata po četvornom metru. Međutim, stvarna raspoloživa solarna energija varira od mjesta, vremenskih uvjeta i doba dana.
Koliki posto snage sunca mogu koristiti solarne ćelije?
Da bismo razumjeli snagu sunca, koristimo model zračenja koji se zove spektar crnih tijela. Spektar crnih tijela govori nam o raspodjeli energije objekata na različitim valnim duljinama. Na temelju spektra crnih tijela, 23 posto sunčeve energije ima valnu duljinu predugo da bi bilo korisno solarnim pločama. Ti će fotoni tek proći kroz stanicu. Druge valne duljine imaju višak energije. Zapravo, dodatnih 33 posto energije sunca je višak energije koji je neupotrebljiv i za silikonske solarne ćelije. Stoga ovo ostavlja samo 44 posto sunčeve energije dostupne solarnim ćelijama silikona. Više ove energije se gubi zbog refleksije i drugih procesa u samoj stanici. Stoga, iako je teorijska maksimalna učinkovitost možda veća, stvarna učinkovitost silicijskih stanica obično je oko 15 posto.
Kako povećati efikasnost panela?
Da bismo povećali učinkovitost solarnih panela, možemo poboljšati i diverzificirati materijale koje koristimo za njihovu izradu. Različiti materijali zahtijevaju različitu količinu fotonske energije za proizvodnju struje. Stoga hibridni paneli mogu pokriti brojne različite vrijednosti elektronskih volti kako bi se maksimizirala prikupljena energija. Jedan problem ovog pristupa je trošak proizvodnje. Standardna solarna ploča izrađena je od silikona, koji je široko dostupan i dobro razumljiv. Kako materijali koji se koriste u solarnim pločama postaju rjeđi i specijaliziraniji, troškovi proizvodnje rastu. Stoga, do povećanja učinkovitosti dolazi do povećanja troškova.