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Le celle solari fotovoltaiche assorbono energia dalla luce solare e la convertono in energia elettrica. Affinché il processo funzioni, la luce solare deve penetrare nel materiale della cella solare e essere assorbita e l'energia deve uscire dalla cella solare. Ognuno di questi fattori influenza l'efficienza di una cella solare. Alcuni fattori sono gli stessi per celle solari grandi e piccole, ma alcuni variano con le dimensioni. I fattori che variano tendono a semplificare l'efficienza delle celle solari più piccole rispetto alle loro controparti più grandi.
Efficienza
Esistono diversi modi per definire l'efficienza. Quello che ha più senso dal punto di vista dei consumatori è il rapporto tra l'energia elettrica prodotta e l'energia solare totale che colpisce l'area della cella solare. Esistono molti tipi di celle solari. Le celle multifunzione sono molto costose, ma possono essere vicine al 40% di efficienza. Le celle al silicio sono efficienti dal 13 al 18 percento, mentre altri approcci chiamati celle "a film sottile" sono efficienti dal 6 al 14 percento. Il materiale, il design e la costruzione della cella hanno un'influenza molto maggiore sull'efficienza rispetto alle dimensioni.
Ottenere luce
Il primo fattore che determina l'efficienza di una cella solare è la quantità di luce che la rende nel materiale della cella solare. La superficie di una cella solare deve avere un qualche tipo di contatto elettrico per completare il circuito e togliere energia. Questi elettrodi impediscono alla luce solare di raggiungere il materiale assorbente. Sfortunatamente, non puoi semplicemente mettere piccoli elettrodi sul bordo di una cella solare perché perdi troppa energia elettrica a causa della resistenza nel materiale della cella solare. Ciò significa che se si dispone di una grande cella solare - diciamo circa 5 pollici quadrati - sarà necessario disporre di diversi elettrodi sulla superficie, bloccando la luce. Se la tua cella solare è di mezzo pollice per pollice, puoi cavartela con una percentuale minore della superficie coperta da elettrodi.
Light In, Electrons Out
Quando la luce solare entra nel materiale della cella solare, viaggerà fino a quando non interagirà con un elettrone nel materiale. Se l'elettrone assorbe l'energia della luce solare, verrà potenziato. Può perdere quell'energia urtando altri elettroni. Principalmente, ciò non dipende dalla dimensione della cella solare. Dipende solo dalla sua composizione e design. Tuttavia, se gli elettroni devono andare oltre nel materiale semiconduttore, è più probabile che possano perdere energia. Riducendo la distanza dagli elettrodi, è meno probabile che l'elettrone perda energia. Poiché le celle più grandi sono progettate con più elettrodi, la distanza finisce per essere più o meno la stessa, quindi questo non cambia troppo con la dimensione della cella solare.
Dimensione delle celle solari
La resistenza è una misura di quanto sia difficile per un elettrone viaggiare attraverso un circuito. Con tutto il resto uguale, una distanza più breve crea una resistenza inferiore, quindi le celle più piccole sprecheranno meno energia e saranno un po 'più efficienti. Anche se tutti questi effetti favoriscono le cellule più piccole rispetto a quelle più grandi, hanno una piccolissima influenza sull'efficienza. Poiché le celle solari diventano davvero utili solo quando vengono combinate insieme, di solito ha senso utilizzare celle più grandi, quindi non è necessario eseguire altrettanto lavoro di assemblaggio. Tipicamente, le celle solari al silicio sono circa 5 o 6 pollici quadrati per adattarsi alle dimensioni del silicio grezzo da cui sono costruite. Sono quindi messi insieme in pannelli di qualche piede su un lato.