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Eficiencia de las células solares

La regla básica de la física se denomina ley de conservación de la energía. Dice que no podemos crear energía mágicamente o hacerla desaparecer en el aire fino; todo lo que podemos hacer es convertirlo de una forma a otra. Esto significa que las células solares no pueden producir más energía que recibir luz por segundo. De hecho, como veremos en breve, la mayoría de las baterías convierten aproximadamente el 10-20% de la energía que reciben en energía eléctrica. Una célula solar típica del silicio de la ensambladura única tiene una eficacia máxima teórica de el cerca de 30% y se llama el límite de Shockley-Queisser. Esto se debe principalmente a que la luz solar contiene una amplia mezcla de fotones de diferentes longitudes de onda y energías, y cualquier célula solar de Unión única se optimizará para capturar fotones sólo en una banda de frecuencia particular, desperdiciando el resto. Algunos fotones que golpean una célula solar no tienen suficiente energía para destruir los electrones, por lo que son efectivamente desperdiciados, mientras que otros tienen demasiada energía y el exceso se desperdicia. Las mejores baterías de laboratorio de vanguardia pueden utilizar múltiples conectores para capturar fotones de diferentes energías en condiciones absolutamente perfectas, logrando un 46% de eficiencia.


Los paneles solares domésticos del mundo real pueden alcanzar la eficacia del cerca de 15%, dando un punto porcentual aquí o allí, y esto es poco probable mejorar. La primera generación de células solares de unión simple no estaría cerca de la eficiencia del 30% del límite de Shockley-Queisser, y mucho menos del 46% de los registros de laboratorio. Varios factores molestos del mundo real afectarán la eficiencia nominal, incluyendo la construcción de paneles, cómo se colocan y en ángulo, si están en las sombras, mantenerlos limpios, lo caliente que son (aumento de la temperatura) tiende a disminuir Eficiencia), y si están ventilados (deje que el flujo de aire por debajo) para mantenerlo fresco.