A eficiência de um sistema fotovoltaico é a medida da quantidade de energia solar disponível que uma célula solar converte em energia elétrica. A maioria das células solares de silício típicas tem uma eficiência máxima de cerca de 15%. No entanto, até mesmo um sistema solar com 15% de eficiência pode alimentar a casa média de forma 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 seu 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 faz com que eles fluam 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 elétron volt 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, um elétron se moverá pelo circuito, mas o excesso de energia será liberado como calor. Esta é uma das razões pelas quais as células solares têm uma eficiência tão baixa; eles só precisam de uma quantidade muito específica de energia para trabalhar.

Quanto poder 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 normalmente classificados considerando condições padrão conhecidas como AM1.5. Isso significa massa de ar 1.5, que é a condição de teste aceita para painéis solares. Em AM1.5, o sol fornece 1.000 watts por metro quadrado. No entanto, a energia solar real disponível varia com a localização, as condições meteorológicas e a hora do dia.

Que porcentagem do poder do Sol as células solares podem usar?

Para entender o poder do sol, nós 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. Baseado em um espectro de corpo negro, 23% da energia do sol tem um comprimento de onda muito longo para ser útil para painéis solares. Esses fótons passarão pela célula. Outros comprimentos de onda têm algum excesso de energia. De fato, outros 33% da energia do sol é excesso de energia que também é inutilizável para as células solares de silício. Portanto, isso deixa apenas 44% da energia solar disponível para as células solares de silício. Mais dessa energia é perdida devido à reflexão e outros processos na própria célula. Assim, enquanto a eficiência máxima teórica pode ser maior, a eficiência real das células de silício é geralmente em torno de 15%.

Como aumentar a eficiência do painel?

A fim de aumentar a eficiência do painel solar, podemos melhorar e diversificar os materiais que usamos para produzi-los. Materiais diferentes requerem uma quantidade diferente de energia de fótons para produzir corrente. Portanto, os painéis híbridos podem cobrir diversos valores de elétrons diferentes para maximizar a energia capturada. Um problema com essa abordagem é o custo de fabricação. O painel solar padrão é feito de silício, que é amplamente disponível e bem compreendido. À medida que os materiais usados ​​nos painéis solares se tornam mais raros e especializados, o custo de fabricação aumenta. Portanto, um aumento na eficiência resulta em um aumento no custo.