L'efficacité d'un système photovoltaïque est la mesure de la quantité d'énergie solaire disponible qu'une cellule solaire convertit en énergie électrique. Les cellules solaires au silicium les plus typiques ont un rendement maximum d'environ 15%. Cependant, même un système solaire avec une efficacité de 15% peut alimenter la maison moyenne d'une manière rentable.
D'où vient l'énergie?
L'énergie dans la lumière du soleil vient en paquets appelés photons. Ces photons portent une quantité spécifique d'énergie en fonction de leur longueur d'onde. Lorsque la longueur d'onde diminue, l'énergie d'un photon augmente. Ces photons excitent des électrons dans la cellule solaire, ce qui les fait circuler à travers les circuits, créant ainsi un courant électrique. Afin de libérer un électron dans le silicium, un photon a besoin d'au moins 1,1 électron-volt d'énergie. Un électron volt est la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer un électron à travers une différence de potentiel d'un volt. Si un photon a plus de 1,1 électron-volt, un électron se déplacera à travers le circuit, mais l'énergie excédentaire sera libérée sous forme de chaleur. C'est l'une des raisons pour lesquelles les cellules solaires ont une efficacité si faible; ils ont seulement besoin d'une quantité d'énergie très spécifique pour fonctionner.
Combien de puissance le Soleil fournit-il?
Le Soleil fournit une quantité de puissance différente selon où vous êtes sur Terre et où il est dans le ciel. Les panneaux solaires sont généralement évalués en supposant des conditions standard connues sous le nom AM1.5. Cela représente la masse d'air 1,5, qui est la condition d'essai acceptée pour les panneaux solaires. À AM1.5, le soleil fournit 1000 watts par mètre carré. Cependant, l'énergie solaire réelle disponible varie en fonction du lieu, des conditions météorologiques et de l'heure.
Quel pourcentage de la puissance solaire peut-on utiliser?
Pour comprendre la puissance du soleil, Nous utilisons un modèle de rayonnement appelé spectre du corps noir. Le spectre du corps noir nous indique la distribution d'énergie des objets à différentes longueurs d'onde. Basé sur un spectre de corps noir, 23% de l'énergie du soleil a une longueur d'onde trop longue pour être utile aux panneaux solaires. Ces photons vont juste traverser la cellule. D'autres longueurs d'onde ont un excès d'énergie. En fait, un autre 33% de l'énergie du soleil est une énergie en excès qui est également inutilisable pour les cellules solaires au silicium. Par conséquent, cela ne laisse que 44% de l'énergie solaire disponible pour les cellules solaires au silicium. Plus de cette énergie est perdue en raison de la réflexion et d'autres processus dans la cellule elle-même. Ainsi, alors que l'efficacité maximale théorique peut être plus élevée, l'efficacité réelle des cellules de silicium est généralement d'environ 15%.
Comment augmenter l'efficacité des panneaux?
Afin d'augmenter l'efficacité des panneaux solaires, nous pouvons améliorer et diversifier les matériaux que nous utilisons pour les fabriquer. Différents matériaux nécessitent une quantité différente d'énergie photonique pour produire du courant. Par conséquent, les panneaux hybrides peuvent couvrir un certain nombre de valeurs de tension d'électrons différentes afin de maximiser l'énergie capturée. Un problème avec cette approche est le coût de fabrication. Le panneau solaire standard est fabriqué à partir de silicium, qui est largement disponible et bien compris. Comme les matériaux utilisés dans les panneaux solaires deviennent plus rares et plus spécialisés, le coût de fabrication augmente. Par conséquent, une augmentation de l'efficacité entraîne une augmentation des coûts.
