Contenido
- ¿Dé dónde viene la energía?
- ¿Cuánto poder proporciona el sol?
- ¿Qué porcentaje de la energía solar pueden usar las células solares?
- ¿Cómo aumentamos la eficiencia del panel?
La eficiencia de un sistema fotovoltaico es la medida de la cantidad de energía solar disponible que una célula solar convierte en energía eléctrica. La mayoría de las células solares de silicio típicas tienen una eficiencia máxima de alrededor del 15 por ciento. Sin embargo, incluso un sistema solar con una eficiencia del 15 por ciento puede alimentar el hogar promedio de una manera rentable.
¿Dé dónde viene la energía?
La energía a la luz solar viene en paquetes llamados fotones. Estos fotones transportan una cantidad específica de energía dependiendo de su longitud de onda. A medida que disminuye la longitud de onda, aumenta la energía de un fotón. Estos fotones excitan electrones en la célula solar, lo que hace que fluyan a través de los circuitos, creando corriente eléctrica. Para liberar un electrón en silicio, un fotón necesita al menos 1,1 voltios de energía de electrones. Un electrón voltio es la cantidad de energía necesaria para mover un electrón a través de una diferencia de potencial de un voltio. Si un fotón tiene más de 1.1 electronvoltios, un electrón se moverá a través del circuito, pero el exceso de energía se liberará como calor. Esta es una de las razones por las que las células solares tienen una eficiencia tan baja; solo necesitan una cantidad muy específica de energía para funcionar.
¿Cuánto poder proporciona el sol?
El Sol proporciona una cantidad diferente de energía dependiendo de dónde se encuentre en la Tierra y dónde se encuentre en el cielo. Los paneles solares generalmente se clasifican asumiendo condiciones estándar conocidas como AM1.5. Esto significa masa de aire 1.5, que es la condición de prueba aceptada para paneles solares. En AM1.5, el sol proporciona 1,000 vatios por metro cuadrado. Sin embargo, la energía solar disponible real varía según la ubicación, las condiciones climáticas y la hora del día.
¿Qué porcentaje de la energía solar pueden usar las células solares?
Para entender el poder del sol, utilizamos un modelo de radiación llamado espectro del cuerpo negro. El espectro del cuerpo negro nos dice la distribución de energía de los objetos a diferentes longitudes de onda. Basado en un espectro de cuerpo negro, el 23 por ciento de la energía del sol tiene una longitud de onda demasiado larga para ser útil para los paneles solares. Esos fotones simplemente pasarán a través de la célula. Otras longitudes de onda tienen algo de exceso de energía. De hecho, otro 33 por ciento de la energía del sol es un exceso de energía que también es inutilizable para las células solares de silicio. Por lo tanto, esto deja solo el 44 por ciento de la energía solar disponible para las células solares de silicio. Se pierde más de esta energía debido a la reflexión y otros procesos en la célula misma. Por lo tanto, si bien la eficiencia máxima teórica puede ser mayor, la eficiencia real de las celdas de silicio generalmente es de alrededor del 15 por ciento.
¿Cómo aumentamos la eficiencia del panel?
Para aumentar la eficiencia del panel solar, podemos mejorar y diversificar los materiales que utilizamos para fabricarlos. Los diferentes materiales requieren una cantidad diferente de energía fotónica para producir corriente. Por lo tanto, los paneles híbridos pueden cubrir varios valores diferentes de voltios de electrones para maximizar la energía capturada. Un problema con este enfoque es el costo de fabricación. El panel solar estándar está hecho de silicio, que está ampliamente disponible y se entiende bien. A medida que los materiales utilizados en los paneles solares se vuelven más raros y más especializados, el costo de fabricación aumenta. Por lo tanto, un aumento en la eficiencia viene con un aumento en el costo.