Contente
- De onde vem a energia?
- Quanta energia o sol fornece?
- Qual a porcentagem de energia solar que as células solares podem usar?
- Como aumentamos a eficiência do painel?
A eficiência de um sistema fotovoltaico é a medição da quantidade de energia solar disponível que uma célula solar converte em energia elétrica. As células solares de silício mais comuns têm uma eficiência máxima de cerca de 15%. No entanto, mesmo um sistema solar com 15% de eficiência pode alimentar a casa média de maneira econômica.
De onde vem a energia?
A energia da luz solar vem em pacotes chamados fótons. Esses fótons carregam uma quantidade específica de energia, dependendo do comprimento de onda. À medida que o comprimento de onda diminui, a energia de um fóton aumenta. Esses fótons excitam elétrons na célula solar, o que os faz fluir através dos circuitos, criando corrente elétrica. Para liberar um elétron no silício, um fóton precisa de pelo menos 1,1 elétron-volts de energia. Um volt de elétron é a quantidade de energia necessária para mover um elétron através de uma diferença de potencial de um volt. Se um fóton tiver mais de 1,1 elétron-volts, ele se moverá através do circuito, mas o excesso de energia será liberado como calor. Essa é uma das razões pelas quais as células solares têm uma eficiência tão baixa; eles precisam apenas de uma quantidade muito específica de energia para funcionar.
Quanta energia o sol fornece?
O Sol fornece uma quantidade diferente de energia, dependendo de onde você está na Terra e onde está no céu. Os painéis solares são tipicamente classificados assumindo condições padrão conhecidas como AM1.5. Isso significa massa de ar 1.5, que é a condição de teste aceita para painéis solares. Na AM1.5, o sol fornece 1.000 watts por metro quadrado. No entanto, a energia solar disponível real varia de acordo com a localização, condições climáticas e hora do dia.
Qual a porcentagem de energia solar que as células solares podem usar?
Para entender o poder do sol, usamos um modelo de radiação chamado espectro do corpo negro. O espectro do corpo negro nos diz a distribuição de energia dos objetos em diferentes comprimentos de onda. Com base no espectro de corpos negros, 23% da energia solar tem um comprimento de onda muito longo para ser útil aos painéis solares. Esses fótons simplesmente passarão pela célula. Outros comprimentos de onda têm algum excesso de energia. De fato, outros 33% da energia do sol são excesso de energia que também é inutilizável para células solares de silício. Portanto, isso deixa apenas 44% da energia do sol disponível para as células solares de silício. Mais dessa energia é perdida devido à reflexão e outros processos na própria célula. Portanto, embora a eficiência máxima teórica possa ser maior, a eficiência real das células de silício geralmente é de cerca de 15%.
Como aumentamos a eficiência do painel?
Para aumentar a eficiência do painel solar, podemos melhorar e diversificar os materiais que usamos para produzi-los. Diferentes materiais requerem uma quantidade diferente de energia de fótons para produzir corrente. Portanto, os painéis híbridos podem cobrir vários valores diferentes de volt de elétron, a fim de maximizar a energia capturada. Um problema com essa abordagem é o custo de fabricação. O painel solar padrão é feito de silício, amplamente disponível e bem compreendido. À medida que os materiais usados nos painéis solares se tornam mais raros e mais especializados, o custo de fabricação aumenta. Portanto, um aumento na eficiência acarreta um aumento no custo.