Fotovoltaïsche zonnecellen zijn halfgeleidermaterialen die zijn ontwikkeld om zonlicht om te zetten in elektriciteit. Je kunt een halfgeleider zien als een lege plank boven een bak vol springkussens - waar de ballen zijn als elektronen in een halfgeleider. De ballen in de bak hieronder kunnen niet erg ver bewegen, dus het materiaal geleidt slecht. Maar als een bal naar de plank springt, kan deze heel gemakkelijk rollen, dus het materiaal verandert in een goede geleider. Wanneer zonlicht in een halfgeleider komt, kan het een bal uit de bak optillen en op de plank leggen. Je zou denken dat hoe meer zonlicht, hoe beter - meer ballen op de plank worden gezet, meer stroom van de zonnecel. Maar meer zonlicht kan ook hogere temperaturen betekenen - en hogere temperaturen verminderen over het algemeen het vermogen van een zonnecel.

Halfgeleiders

Wanneer zonlicht in een zonnecel komt, voegt het energie toe aan elektronen, maar die energetische elektronen doen niemand goed in de zonnecel - ze moeten eruit. Dus zonnecellen zijn zo ontworpen dat de plank schuin staat. Een bal op het schap rolt snel naar beneden. Als je een buis bouwt vanaf de lage rand van de plank die rondwikkelt naar de onderliggende bak, dan zullen de ballen naar beneden uit de zonnecel en terug stromen. Dat is min of meer wat er gebeurt wanneer elektrische draden worden aangesloten op een zonnecel - elektronen worden opgenomen door zonlicht en in een circuit geduwd.

Stroom van een zonnecel

Elektrisch uitgedrukt , vermogen is spanningstijden stroom. Stroom verwijst naar het aantal elektronen dat uit de zonnecel wordt geduwd, en spanning verwijst naar de "druk" die elk elektron krijgt. Terugdenkend aan de bak en de plank, stroom is het aantal ballen dat elke seconde op de plank wordt gezet en de spanning is hoe hoog de plank is.

Wanneer de zon helderder wordt. het geeft energie aan meer elektronen - tilt meer ballen op de plank - maar de plank wordt niet hoger. Dat wil zeggen, de spanning uit een zonnecel hangt af van hoe de zonnecel is gebouwd, terwijl de maximale stroom afhangt van hoeveel zonlicht het absorbeert. De spanning en stroom hangen ook af van een aantal andere factoren. Een daarvan is temperatuur.

Temperatuureffecten

Temperatuur meet hoeveel dingen er in beweging zijn. In het geval van een halfgeleider meet de temperatuur hoeveel de elektronen zich verplaatsen en hoeveel de houders voor die elektronen rondbewegen. Opnieuw denkend aan de plank en de bak met ballen, wanneer een halfgeleider heter is, is het alsof de ballen ronddraaien en rond in de bak stuiteren en de plank er boven op en neer trilt.

In een hete zonne-energie cel, de ballen stuiteren al wat rond, het is gemakkelijker voor zonlicht om ze op te rapen en op de plank te leggen. Omdat de plank op en neer trilt, is het ook gemakkelijker voor de ballen om op de plank te komen, maar omdat ze niet zo hoog zijn, rollen ze niet zo snel. Dat wil zeggen, wanneer een siliciumzonnecel heter wordt, genereert deze meer stroom maar minder spanning. Helaas is het net iets meer stroom en veel minder spanning, dus het resultaat is dat het vermogen afneemt.

Uitgang zonnepaneel

Zonnepanelen zijn opgebouwd uit een hele reeks bekabelde zonnecellen samen. Verschillende fabrikanten bouwen hun panelen anders, dus misschien vindt u een zonnepaneel met 38 cellen en een ander met 480 cellen. Zelfs met verschillen in de productie van silicium zonnepanelen, is het materiaal min of meer hetzelfde, dus de temperatuureffecten zijn ook bijna identiek. Doorgaans daalt het vermogen van de siliciumzonnecel met ongeveer 0,4 procent met elke graad Celsius (1,8 graden Fahrenheit).

De temperatuur verwijst naar de werkelijke materiaaltemperatuur en niet de luchttemperatuur, dus op een zonnige dag is dat niet het geval ongebruikelijk voor een zonnepaneel tot 45 graden C (113 graden F). Dat betekent dat een paneel met een vermogen van 200 watt bij 20 graden C (180 graden Celsius) slechts 180 watt uitschakelt.