Efficienza delle celle solari

La regola di base della fisica è chiamata la legge della conservazione dell'energia. Dice che non possiamo magicamente creare energia o farla scomparire nell'aria sottile; tutto quello che possiamo fare è convertirlo da una forma all'altra. Ciò significa che le celle solari non possono produrre più energia che ricevere luce al secondo. Infatti, come vedremo a breve, la maggior parte delle batterie converte circa il 10-20% dell'energia che ricevono in energia elettrica. Una tipica cella solare a singola giunzione di silicio ha una massima efficienza teorica di circa il 30% e si chiama limite Shockley-Queisser. Questo è principalmente perché la luce solare contiene una vasta miscela di fotoni di diverse lunghezze d'onda ed energie, e ogni singola cella solare giunzione sarà ottimizzato per catturare i fotoni solo in una banda di frequenza particolare, sprecando il resto. Alcuni fotoni colpire una cella solare non hanno abbastanza energia per distruggere gli elettroni, in modo che siano effettivamente sprecato, mentre altri hanno troppa energia e l'eccesso è sprecato. Le migliori batterie di laboratorio all'avanguardia possono utilizzare connettori multipli per catturare fotoni di energie diverse in condizioni assolutamente perfette, ottenendo l'efficienza del 46%.

Real-World Domestic pannelli solari possono raggiungere circa il 15% di efficienza, dando un punto percentuale qui o là, e questo è improbabile per ottenere una migliore. La prima generazione di celle solari a giunzione singola non sarebbe vicina all'efficienza del 30% del limite Shockley-Queisser, per non parlare del 46% dei record di laboratorio. Vari fastidiosi fattori del mondo reale influenzeranno l'efficienza nominale, compresa la costruzione di pannelli, come sono posizionati e angolati, se sono nell'ombra, mantenendoli puliti, quanto caldo sono (aumento della temperatura) tende a diminuire Efficienza), e se sono ventilati (lasciare che il flusso d'aria sotto) per mantenerlo fresco.