Sisu
- Kust tuleb energia?
- Kui palju energiat päike annab?
- Millist protsenti päikesevarust võib päikesepatareid kasutada?
- Kuidas suurendada paneeli efektiivsust?
Fotogalvaanilise süsteemi efektiivsus on selle mõõtmine, kui suure osa päikeseenergiast saadav päikeseenergia muundab elektrienergiaks. Kõige tüüpilisemate räni päikesepatareide efektiivsus on umbes 15 protsenti. Kuid isegi 15-protsendilise kasuteguriga päikesesüsteem suudab keskmise kodu kulutasuval viisil toita.
Kust tuleb energia?
Päikesevalguse energia tuleb pakendites, mida nimetatakse footoniteks. Need footonid kannavad sõltuvalt nende lainepikkusest konkreetset kogust energiat. Lainepikkuse vähenedes suureneb footoni energia. Need footonid erutavad päikeseelemendis elektrone, mis põhjustab nende vooluahelas voolavust, tekitades elektrivoolu. Ränis oleva elektroni vabastamiseks vajab footon vähemalt 1,1 elektronvolti energiat. Elektrivolt on energia hulk, mis on vajalik elektroni liikumiseks läbi ühe voldi potentsiaalierinevuse. Kui footonil on rohkem kui 1,1 elektronvolti, liigub vooluringi kaudu elektron, kuid liigne energia eraldub soojusena. See on üks põhjuseid, miks päikesepatareide efektiivsus on nii madal; nad vajavad töötamiseks ainult väga konkreetset kogust energiat.
Kui palju energiat päike annab?
Päike annab erineva energiakoguse sõltuvalt sellest, kus te Maa peal olete ja kus taevas on. Päikesepaneelide reiting on tavaliselt eeldatud, et standardtingimused on AM1.5. See tähistab õhumassi 1,5, mis on päikesepaneelide aktsepteeritud katsetingimus. Kell AM1.5 annab päike 1000 vatti ruutmeetri kohta. Kuid tegelik päikeseenergia sõltub asukohast, ilmastikuoludest ja kellaajast.
Millist protsenti päikesevarust võib päikesepatareid kasutada?
Päikese võimsuse mõistmiseks kasutame kiirgusmudelit, mida nimetatakse musta keha spektriks. Musta keha spekter näitab meile erinevate lainepikkustega objektide energiajaotust. Musta keha spektri põhjal on 23 protsendil päikeseenergiast lainepikkus liiga pikk, et päikesepaneelidele kasulik olla. Need footonid läbivad lihtsalt raku. Teistel lainepikkustel on ülemäärane energia. Tegelikult moodustab veel 33 protsenti päikese energiast liigse energia, mis on kasutamatu ka räni päikesepatareide jaoks. Seetõttu jätab see räni päikesepatareidele kättesaadavaks vaid 44 protsenti päikese energiast. Suurem osa sellest energiast läheb raku enda peegeldumise ja muude protsesside tõttu kaduma. Ehkki teoreetiline maksimaalne efektiivsus võib olla suurem, on ränirakkude tegelik efektiivsus tavaliselt umbes 15 protsenti.
Kuidas suurendada paneeli efektiivsust?
Päikesepaneelide tõhususe suurendamiseks saame parendada ja mitmekesistada materjale, mida nende valmistamiseks kasutame. Erinevad materjalid vajavad voolu tootmiseks erinevat kogust footonienergiat. Seetõttu võivad hübriidpaneelid hõlmata mitmesuguseid elektrivoldi väärtusi, et maksimeerida hõivatud energiat. Selle lähenemisviisi üks probleem on tootmiskulud. Tavaline päikesepaneel on valmistatud silikoonist, mis on laialdaselt saadaval ja hästi mõistetav. Kuna päikesepaneelides kasutatavad materjalid muutuvad haruldasemaks ja spetsialiseeritumaks, tõusevad tootmiskulud. Seetõttu kaasneb efektiivsuse suurenemisega kulude suurenemine.