יעילות המערכת הפוטו-וולטאית הממוצעת

תוֹכֶן

• מאיפה האנרגיה באה?
• כמה כוח מספקת השמש?
• באיזה אחוז מכוח Suns יכולים להשתמש בתאים סולאריים?
• כיצד אנו מגדילים את יעילות הפאנלים?

היעילות של מערכת פוטו וולטאית היא המדידה של כמה מאנרגיית השמש הזמינה תא סולארי ממיר לאנרגיה חשמלית. לרוב תאי השמש הסיליקון האופייניים הם בעלי יעילות מרבית של כ 15 אחוזים. עם זאת, אפילו מערכת סולארית בעלת יעילות של 15 אחוזים יכולה להניע את הבית הממוצע בצורה חסכונית.

מאיפה האנרגיה באה?

אנרגיה באור השמש מגיעה במנות הנקראות פוטונים. פוטונים אלה נושאים כמות מסוימת של אנרגיה בהתאם לאורך הגל שלהם. ככל שאורך הגל פוחת, האנרגיה של פוטון עולה. פוטונים אלה מרגשים אלקטרונים בתא השמש, הגורם להם לזרום במעגלים ויוצרים זרם חשמלי. על מנת לשחרר אלקטרון בסיליקון, פוטון זקוק לפחות 1.1 וולט אלקטרונים של אנרגיה. וולט אלקטרונים הוא כמות האנרגיה הדרושה להעברת אלקטרון דרך הפרש פוטנציאל וולט אחד. אם לפוטון יש יותר מ 1.1 וולט אלקטרונים, אלקטרון יעבור במעגל, אך עודף אנרגיה ישוחרר כחום. זו אחת הסיבות שלתאים סולאריים יעילות כה נמוכה; הם צריכים רק כמות מסוימת של אנרגיה כדי לעבוד.

כמה כוח מספקת השמש?

השמש מספקת כמות שונה של כוח, תלוי היכן אתה נמצא על כדור הארץ ואיפה הוא בשמיים. בדרך כלל מדורגים פאנלים סולאריים בהנחה של תנאים סטנדרטיים המכונים AM1.5. זה מייצג מסת אוויר 1.5, שהוא תנאי הבדיקה המקובלים לפאנלים סולאריים. בשעה AM1.5, מספקת השמש 1,000 וואט למ"ר. עם זאת, אנרגיית השמש הזמינה בפועל משתנה בהתאם למיקום, לתנאי מזג האוויר ולשעה ביום.

באיזה אחוז מכוח Suns יכולים להשתמש בתאים סולאריים?

בכדי להבין את עוצמת השמשות אנו משתמשים במודל של קרינה המכונה ספקטרום גוף השחור. הספקטרום של השחור מספר לנו את חלוקת האנרגיה של עצמים באורכי גל שונים. בהתבסס על ספקטרום גוף שחור, 23 אחוז מהאנרגיה מהשמש אורך גל ארוך מכדי להיות מועיל לפאנלים סולאריים. הפוטונים האלה פשוט יעברו בתא. לאורכי גל אחרים יש עודף אנרגיה. למעשה, עוד 33 אחוז מאנרגיית השמש היא עודף אנרגיה שאינה שמישה גם לתאי שמש סיליקון. לכן זה משאיר רק 44 אחוזים מאנרגיית השמש זמינים לתאי שמש סיליקון. יותר מאנרגיה זו אבודה בגלל השתקפות ותהליכים אחרים בתא עצמו. מכאן שבעוד שהיעילות המרבית התיאורטית עשויה להיות גבוהה יותר, היעילות האמיתית של תאי הסיליקון היא בדרך כלל סביב 15 אחוזים.

כיצד אנו מגדילים את יעילות הפאנלים?

על מנת להגביר את היעילות של פאנלים סולאריים, אנו יכולים לשפר ולגוון את החומרים בהם אנו משתמשים לייצורם. חומרים שונים דורשים כמות שונה של אנרגיה פוטון כדי לייצר זרם. לפיכך, לוחות היברידיים יכולים לכסות מספר ערכי וולט אלקטרונים שונים על מנת למקסם את האנרגיה שנלכדת. אחת הבעיות בגישה זו היא עלות הייצור. הפאנל הסולארי הסטנדרטי מיוצר מסיליקון, שהוא זמין ומובן היטב. ככל שהחומרים המשמשים בפאנלים סולאריים נעשים נדירים יותר ומתמחים יותר, עלות הייצור עולה. לפיכך, עלייה ביעילות מגיעה בעליית עלות.