ما مدى كفاءة الحصول على الألواح الشمسية؟

في الفيزياء ، يشير حد Shockley -Quisser (الذي تم نشره في عام 1961) إلى أقصى قدر من الكفاءة النظرية للخلية الشمسية. في الواقع ، تقول صفحة ويكيبيديا كل شيء ، وكذلك هذا المقال المركزي الشمسي . هناك بعض الافتراضات القياسية (مدى قوة الإشعاع الشمسي وما إلى ذلك).

بالنسبة للخلايا الشمسية المثالية ، يكون الحد الأقصى للكفاءة النظرية حوالي 34 ٪ عندما تنطبق تلك الافتراضات. ذلك لأن بعض الفوتونات فقط لديها الطول الموجي المناسب لتحرير الإلكترون . تتبدد الفوتونات الأقصر الطاقة الزائدة وتسخين المادة والفوتونات الأطول تمر عبر "الفخ". وهذا يعني أنه من الطاقة الشمسية من 1000 واط/م 2 فقط أقل من 340 واط/م 2 يتحول إلى كهرباء. يتحول الباقي 67 ٪ إلى حرارة ، أو تمر الفوتونات دون تحويل.

في الخلايا الحقيقية ، هناك أيضًا بعض الخسائر ، لأن بعض الضوء ينعكس من الخلية وفقد بعض الطاقة بسبب المقاومة على الاتصالات أو بسبب الشوائب. في الألواح الشمسية الحقيقية هي أفضل كفاءة أعلى قليلاً من 20 ٪ - ولا حتى بالقرب من 34 ٪ النظرية.

حسنًا ، ولكن هناك بعض الخلايا الشمسية ذات الكفاءة العالية ، فكيف يمكن أن تكون؟ يستخدمون بعض الحلول! على سبيل المثال ، يمكنك تكديس خلية أخرى خلف الخلف الأول والتقاط جزء من الفوتونات التي تمر عبر الطبقة الأولى. وهذا ما يسمى ترادف الخلايا . يمكن صنع كل طبقة من مواد أشباه الموصلات المختلفة ، موضحة لأفضل طول موجة. هذا يمكن أن يحسن كفاءة الخلايا الشمسية العملية أعلى بكثير من 40 ٪.

تقنية أخرى مثيرة للاهتمام هي تركيز الإشعاع الشمسي . المزيد من الضوء يجعل المزيد من الطاقة. وهناك المزيد من الحيل في القبعة. يمكنك أن تخمن أن هذه التقنيات الخاصة لها تكلفة عالية ، وللمستقبل القريب ، لن يمنحنا المزيد من الطاقة من نفس متر مربع من اللوحة الشمسية.