Tartalom
- Honnan származik az energia?
- Mennyit szolgáltat a nap?
- Milyen százalékban használhatja a napfényeket a napelemek?
- Hogyan javíthatjuk a panel hatékonyságát?
A fotovoltaikus rendszer hatékonysága annak mérése, hogy egy napelem mennyi rendelkezésre álló napenergiát konvertál elektromos energiává. A legjellemzőbb szilikon napelemek maximális hatékonysága körülbelül 15%. Ugyanakkor még egy 15% -os hatékonyságú napenergia-rendszer költséghatékony módon is energiát nyújthat az átlagos otthon számára.
Honnan származik az energia?
A napfényben lévő energia fotonoknak nevezett csomagokban érkezik. Ezek a fotonok a hullámhosszuktól függően egy bizonyos mennyiségű energiát hordoznak. A hullámhossz csökkenésével a foton energiája növekszik. Ezek a fotonok gerjesztik az elektronokat a napelemben, ami miatt az áramkörön átfolynak, és ezzel áramot generálnak. Ahhoz, hogy egy elektron szilikonban felszabaduljon, a fotonnak legalább 1,1 elektronvoltra van szüksége. Az elektronvolt az az energiamennyiség, amely ahhoz szükséges, hogy az elektron áthaladjon az egy voltos potenciálkülönbségen. Ha a fotonnak több mint 1,1 volt volt, egy elektron át fog mozogni az áramkörön, de a felesleges energia hőként szabadul fel. Ez az egyik oka annak, hogy a napelemek hatékonysága ilyen alacsony; munkához csak nagyon meghatározott energiamennyiségre van szükségük.
Mennyit szolgáltat a nap?
A Nap más energiát szolgáltat, attól függően, hogy hol vagy a Földön, és hol van az égen. A napelemek osztályozása általában az AM1.5 néven ismert normál körülményeket feltételezi. Ez az 1,5 levegőtömegre vonatkozik, amely a napelemek elfogadott vizsgálati feltétele. Az AM1.5 órakor a nap 1000 wattot jelent négyzetméterenként. A ténylegesen rendelkezésre álló napenergia azonban a helytől, az időjárási viszonyoktól és a napi időtől függ.
Milyen százalékban használhatja a napfényeket a napelemek?
A napfény erejének megértése érdekében a sugárzási modellt, fekete test spektrumának nevezzük. A fekete test spektruma megmutatja nekünk a különböző hullámhosszú objektumok energiaeloszlását. A fekete test spektruma alapján a napból származó energia 23 százalékának olyan hosszú hullámhossza van, hogy hasznos legyen a napelemek számára. Ezek a fotonok csak áthaladnak a cellán. Más hullámhosszok bizonyos energiával rendelkeznek. Valójában a napfény további 33% -a felesleges energia, amely szintén nem használható szilikon napelemekhez. Ezért a napenergia mindössze 44% -a marad a szilikon napelemek rendelkezésére. Ennek az energianak a nagyobb része elveszik a visszaverődés és más folyamatok miatt a sejtben. Ennélfogva, bár az elméleti maximális hatékonyság magasabb lehet, a szilíciumcellák tényleges hatékonysága általában körülbelül 15 százalék.
Hogyan javíthatjuk a panel hatékonyságát?
A napelemek hatékonyságának növelése érdekében javíthatjuk és diverzifikálhatjuk az anyagok előállításához használt anyagokat. Különböző anyagok eltérő mennyiségű fotonenergiát igényelnek az áram előállításához. Ezért a hibrid panelek számos különféle elektronvoltt értéket lefedhetnek annak érdekében, hogy maximalizálják az elfogott energiát. Ennek a megközelítésnek az egyik problémája a gyártás költsége. A szokásos napelem szilikonból készül, amely széles körben elérhető és jól érthető. Ahogy a napelemekben használt anyagok ritkábbak és speciálisabbak, növekszik a gyártás költsége. Ezért a hatékonyság növekedése a költségek növekedésével jár.