İçerik
Sahilde otururken, gördüğünüz mavi gökyüzü, hissettiğiniz sıcaklık ve duyduğunuz dalgaların hepsi güneş ışığının enerjisinde kaynağa sahiptir.Fotovoltaik güneş pilleri, güneş ışığındaki enerjiyi eğlenceli bir tatil gününden başka bir şeye dönüştürmenin bir yoludur. Güneş pilleri güneş ışığındaki enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Bir güneş pilinin verimliliği, ürettiği elektrik enerjisi miktarının, onu vuran güneş enerjisi miktarına oranıdır.
verim
Herhangi bir işlemin etkinliği, işlemin ne kadar iyi çalıştığının bir ölçüsüdür. Yani, bir çıktı almak için ne kadar çaba sarf etmeniz gerekiyor. Bazen verimliliği ölçmek zordur, ancak güneş pilleri için nispeten kolaydır. Bir güneş hücresine giriş güneş ışığı ve çıkış elektriktir. Daha spesifik olarak, girdi güneş ışığından gelen enerjidir ve çıktı elektronlardaki enerjidir.
Fotonlar ve Işık
Temel düzeyde ışık, foton adı verilen küçük enerji paketlerinden oluşur. Gün içindeki herhangi bir anda, milyarlarca foton bir güneş hücresiyle etkileşime girer. Bu fotonlar, renklerine bağlı olarak farklı miktarlarda enerji taşırlar. Bazı fotonlar güneş hücresinden yansır, bazıları içinden geçer ve bazıları absorbe edilir. Herhangi bir fotonun kaderi, enerjisine - veya eşdeğerde, rengine bağlıdır. Belirli bir fotonun davranışını kesin olarak tahmin etmek imkansızdır, ancak etkileşim olasılığını hesaplamak mümkündür.
Işık emme
Güneş pillerinin büyük çoğunluğu yarı iletkenlerden yapılmıştır. Yarı iletkenlerin özelliklerinden biri "bant boşlukları" adı verilen enerji yapılarıdır. Bant aralığının alçak tarafındaki elektronlar yerinde tutulurken, bant aralığının yüksek tarafına bir enerji artışı sağlayan elektronlar hareket etmekte serbesttir - yarı iletkenden tamamen hareket etmekte özgür olma ve elektrik devrelerinde kendilerini faydalı kılma . Bir güneş hücresindeki bant aralığının büyüklüğüne yakın bir enerji taşıyan fotonlar, absorbe edilmeleri en muhtemeldir. Verimliliği hesaplamak için her fotonun enerjisini emilme olasılığı ve onu güneş pilinden elektrik devresine çevirme olasılığı ile çarpmanız gerekir. Bu oldukça karmaşık bir hesaplama.
Ölçüm
Verimliliği ilk prensiplerden hesaplamak zordur, ancak doğru ölçüm araçlarına sahipseniz hesaplamayı daha kolay bir şekilde yapabilirsiniz. Bir radyometre ile güneş ışığındaki güç yoğunluğunu ölçebilirsiniz. Güç yoğunluğunu güneş hücresi alanıyla çarpmak, güneş hücresine gelen güneş enerjisinin bir ölçüsünü sağlar. Bir sonraki adımı, değişken bir direnç, bir akım sensörü ve bir voltaj sensörü olan bir devre takarak atıyorsunuz. Elektrik gücü, akım ve gerilimin ürünüdür ve güneş hücresinin kullandığı yük miktarına bağlı olarak değişir. Böylece direnci değiştirir, her adımda gücü hesaplar ve maksimum güç noktasını bulursunuz. Maksimum elektrik gücü çıkışını güneş enerjisi girişine bölün ve güneş pili verimliliğine sahip olursunuz.