Sisältö
- Mistä energia tulee?
- Kuinka paljon voimaa aurinko tarjoaa?
- Kuinka paljon aurinkoenergiaa aurinkokennot voivat käyttää?
- Kuinka lisätä paneelin tehokkuutta?
Aurinkosähköjärjestelmän tehokkuus on mittaus siitä, kuinka suuri osa aurinkokennosta käytettävissä olevasta aurinkoenergiasta muuttuu sähköenergiaksi. Tyypillisimpien piin aurinkokennojen maksimitehokkuus on noin 15 prosenttia. Kuitenkin jopa 15-prosenttisen hyötysuhteella varustetun aurinkokunnan avulla voidaan virrata keskimääräistä kotia kustannustehokkaalla tavalla.
Mistä energia tulee?
Auringonvalossa energiaa tulee paketteina, joita kutsutaan fotoneiksi. Nämä fotonit kuljettavat tietyn määrän energiaa riippuen niiden aallonpituudesta. Kun aallonpituus pienenee, fotonin energia kasvaa. Nämä fotonit kiihdyttävät aurinkokennossa olevia elektroneja, mikä saa ne virtaamaan piirin läpi muodostaen sähkövirran. Elektronin vapauttamiseksi piissä fotoni tarvitsee vähintään 1,1 elektronvolttia energiaa. Elektronivoltti on energian määrä, joka tarvitaan elektronin siirtämiseen yhden voltin potentiaalieron läpi. Jos fotonissa on enemmän kuin 1,1 elektronivoltta, elektroni liikkuu piirin läpi, mutta ylimääräinen energia vapautuu lämmönä. Tämä on yksi syy siihen, että aurinkokennoilla on niin alhainen hyötysuhde; he tarvitsevat vain hyvin tietyn määrän energiaa työskennellä.
Kuinka paljon voimaa aurinko tarjoaa?
Aurinko tarjoaa eri määrän voimaa riippuen siitä, missä olet maan päällä ja missä taivaalla. Aurinkopaneelit luokitellaan tyypillisesti olettaen standardiolosuhteet, jotka tunnetaan nimellä AM1.5. Tämä tarkoittaa ilmamassaa 1.5, joka on hyväksytty testiolosuhde aurinkopaneeleille. Kello AM1.5 aurinko tuottaa 1000 wattia neliömetriltä. Todellinen käytettävissä oleva aurinkoenergia vaihtelee sijainnin, sääolosuhteiden ja vuorokaudenajan mukaan.
Kuinka paljon aurinkoenergiaa aurinkokennot voivat käyttää?
Auringon voiman ymmärtämiseksi käytämme säteilymallia, jota kutsutaan mustan kappaleen spektriksi. Mustakappale-spektri kertoo kohteiden energian jakautumisen eri aallonpituuksilla. Mustakappaleen spektriin perustuen 23 prosentilla auringon energiasta on aallonpituus liian pitkä, jotta se olisi hyödyllinen aurinkopaneeleille. Nuo fotonit kulkevat vain solun läpi. Muilla aallonpituuksilla on hiukan ylimääräistä energiaa. Itse asiassa toinen 33 prosenttia auringon energiasta on ylimääräistä energiaa, jota ei voida käyttää myöskään piin aurinkokennoihin. Siksi tämä jättää vain 44 prosenttia aurinkoenergiasta piin aurinkokennojen käyttöön. Enemmän tätä energiaa menetetään heijastuksen ja muiden prosessien takia itse solussa. Näin ollen vaikka teoreettinen maksimitehokkuus voi olla suurempi, piisolujen todellinen hyötysuhde on yleensä noin 15 prosenttia.
Kuinka lisätä paneelin tehokkuutta?
Aurinkopaneelien hyötysuhteen parantamiseksi voimme parantaa ja monipuolistaa niiden valmistukseen käytettäviä materiaaleja. Eri materiaalit vaativat eri määrän fotonienergiaa virran tuottamiseksi. Siksi hybridi paneelit voivat kattaa useita erilaisia elektronivoltiarvoja vangitun energian maksimoimiseksi. Yksi ongelma tässä lähestymistavassa on valmistuskustannukset. Tavallinen aurinkopaneeli on valmistettu piistä, jota on laajalti saatavana ja hyvin ymmärrettävä. Kun aurinkopaneeleissa käytetyt materiaalit tulevat harvemmaksi ja erikoistuneemmiksi, valmistuskustannukset nousevat. Siksi tehokkuuden lisääntyminen lisää kustannuksia.