Efficacité des cellules solaires

La règle de base de la physique est appelée la Loi de la conservation de l'énergie. Il dit que nous ne pouvons pas créer de l'énergie par magie ou le faire disparaître dans l'air mince; tout ce que nous pouvons faire est de le convertir d'un formulaire à un autre. Cela signifie que les cellules solaires ne peuvent pas produire plus d'énergie que de recevoir de la lumière par seconde. En fait, comme nous le verrons bientôt, la plupart des batteries convertissent environ 10-20% de l'énergie qu'elles reçoivent en énergie électrique. Une cellule solaire typique de silicium de jonction simple a une efficacité maximale théorique d'environ 30% et est appelée la limite de Shockley-Queisser. C'est principalement parce que la lumière du soleil contient un large mélange de photons de différentes longueurs d'onde et les énergies, et toute cellule solaire de jonction unique sera optimisé pour capturer des photons que dans une bande de fréquences particulière, en gaspillant le reste. Certains photons frappant une cellule solaire n'ont pas assez d'énergie pour détruire les électrons, de sorte qu'ils sont effectivement gaspillés, tandis que d'autres ont trop d'énergie et l'excès est gaspillé. Les meilleures batteries de laboratoire de pointe peuvent utiliser plusieurs connecteurs pour capturer des photons d'énergies différentes dans des conditions absolument parfaites, atteignant 46% d'efficacité.

Les panneaux solaires intérieurs du monde réel peuvent atteindre environ 15% d'efficacité, donnant un point de pourcentage ici ou là, et cela est peu probable pour s'améliorer. La première génération de cellules solaires à jonction unique ne serait pas proche de l'efficacité de 30% de la limite de Shockley-Queisser, sans parler de 46% des dossiers de laboratoire. Divers facteurs gênants du monde réel affecteront l'efficacité nominale, y compris la construction de panneaux, comment ils sont positionnés et inclinés, qu'ils soient dans l'ombre, les gardant propres, comment ils sont chauds (température accrue) tend à diminuer L'efficacité), et si elles sont ventilées (laisser couler l'air en dessous) pour le maintenir au frais.