Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Energi

Den gennemsnitlige fotovoltaiske systemeffektivitet

Effektiviteten af ​​et fotovoltaisk system er måling af, hvor meget af den solvarme, der er til rådighed, en solcelle konverterer til elektrisk energi. De fleste typiske silicium solceller har en maksimal effektivitet på omkring 15 procent. Men selv et solsystem med 15 procent effektivitet kan strømme 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 falder, øges en fotons energi. Disse fotoner ophidser elektroner i solcellen, som får dem til at strømme gennem kredsløbene, hvilket skaber elektrisk strøm. For at frigøre en elektron i silicium behøver en foton mindst 1,1 elektronvolt energi. En elektronvolt er den mængde energi, der er nødvendig for at bevæge en elektron via en potentialeforskel 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 en så lav effektivitet; de har kun brug for en meget specifik mængde energi for at kunne fungere.

Hvor stor kraft giver solen?

Solen giver en anden mængde strøm afhængigt af, hvor du er på jorden og hvor det er i himlen. Solpaneler er typisk klassificeret under forudsætning af standardbetingelser kendt som AM1.5. Dette står for luftmasse 1,5, hvilket er den accepterede testtilstand for solpaneler. På AM1.5 giver solen 1.000 watt pr. Kvadratmeter. Den faktiske tilgængelige solenergi varierer imidlertid med beliggenhed, vejrforhold og tid på dagen.

Hvilken procentdel af solens magt kan solceller bruge?

For at forstå solenergiens kraft, vi bruger en model af stråling kaldet blackbody spektrum. Blackbody-spektret fortæller os energifordeling af objekter med forskellige bølgelængder. Baseret på et blackbody-spektrum har 23 procent af solenergi en bølgelængde for lang til at være nyttig for solpaneler. Disse fotoner vil bare passere gennem cellen. Andre bølgelængder har lidt overskydende energi. Faktisk er yderligere 33 procent af solens energi overskydende energi, som også er ubrugelig for silicium solceller. Derfor efterlader det kun 44 procent af solens energi til silicium solceller. Flere af denne energi går tabt på grund af refleksion og andre processer i selve cellen. Selvom den teoretiske maksimale effektivitet kan være højere, er den virkelige effektivitet af siliciumceller sædvanligvis omkring 15 procent.

Hvordan øger vi panel effektiviteten?

For at øge solpanel effektiviteten, Vi kan forbedre og diversificere de materialer, vi bruger til at lave dem. Forskellige materialer kræver en anden mængde foton energi til at producere strøm. Derfor kan hybridpaneler dække et antal forskellige elektronvoltværdier for at maksimere den indfangede energi. Et problem med denne tilgang er fremstillingsomkostningerne. Standard solpanelet er lavet af silicium, som er bredt tilgængeligt og godt forstået. Da materialer anvendt i solpaneler bliver sjældnere og mere specialiserede, stiger fremstillingsomkostningerne. Derfor øges effektiviteten med en stigning i omkostningerne.

Klik for at udvide hele teksten