Sonselle is nie-meganiese toestelle wat halfgeleiers gebruik om sonlig direk in elektrisiteit om te skakel deur die fotovoltaïese effek. Intuïtief mag mense dink dat sonselle floreer onder intense sonlig, maar is dit regtig die geval?
Die mensdom gebruik al lank sonenergie, met drie hoofmaniere om dit om te skakel: fotovoltaïese omskakeling, fototermiese omskakeling en fotochemiese omskakeling. Fotovoltaïese (PV) kragopwekking, wat sonlig in elektrisiteit omskakel, is een van die doeltreffendste gebruike van sonenergie.
Die fotovoltaïese effek is die eerste keer in 1839 deur die Franse wetenskaplike Edmond Becquerel waargeneem, en dit verwys na die opwekking van 'n elektriese potensiaal wanneer lig 'n halfgeleier tref. Later het Einstein hierdie effek verduidelik deur die kwantumteorie van lig te gebruik, wat hom die Nobelprys vir Fisika van 1921 besorg het.
Anders as die fotoëlektriese effek, wat plaasvind wanneer lig 'n enkele geleier tref, vind die fotovoltaïese effek plaas by die grens tussen twee halfgeleierplate. Wanneer dit deur 'n draad verbind word, skep hierdie grens 'n elektriese veld, wat stroom toelaat om te vloei.
So, hoe verander sonselle sonlig in elektrisiteit? Sonlig is 'n breë spektrum van elektromagnetiese straling. Wanneer dit 'n sonsel tref, kan die straling weerkaats, geabsorbeer of deurgelaat word. Slegs geabsorbeerde straling word in elektriese energie omgeskakel.
Vir silikon-gebaseerde halfgeleiers is 'n energie van 1.11 elektronvolt (eV) nodig om 'n elektron van sy atoom los te maak. Slegs fotone met energie groter as hierdie drempel kan elektrisiteit opwek. Oortollige energie van hoër-energie fotone gaan egter as hitte verlore, wat bydra tot die verhitting van die sonpaneel, wat die temperatuur daarvan bo die omgewingslug kan verhoog.
In teenstelling met die algemene opvatting, verkies silikon-gebaseerde sonselle eintlik koeler omgewings, al benodig hulle steeds sonlig. Soos temperature styg, produseer sonpanele minder energie, ten spyte daarvan dat hulle dieselfde hoeveelheid sonlig ontvang.
Hoë temperature verminder hoofsaaklik die oopkringspanning (die spanning wanneer geen stroom vloei nie), alhoewel die kortsluitstroom (die stroom wanneer die sel kortgesluit is) relatief stabiel bly. Dit beteken hoër temperature lei tot laer doeltreffendheid en verminderde uitsetkrag.
Sonselle word tipies getoets teen 'n standaardtemperatuur van 25°C (77°F). Wanneer die paneel se temperatuur 60°C (140°F) of hoër bereik, daal die kraglewering aansienlik. Vir elke graad wat die temperatuur toeneem, neem die kortsluitstroom met slegs 0.04% toe, terwyl die oopbaanspanning met 0.4% afneem.
Alhoewel doeltreffendheid in die somer daal, lei die oorvloed sonlig gedurende hierdie seisoen steeds tot hoër algehele energieproduksie in vergelyking met ander seisoene.
Hoe om sonpanele af te koel
Soos ander elektroniese toestelle, presteer sonpanele beter in koeler temperature. Aangesien hulle op sonlig eerder as hitte vir krag staatmaak, funksioneer hulle die beste in helder maar koel toestande.
Om sonpanele gedurende die somer af te koel, moet ons 'n skaduwee opsit? Natuurlik nie! Om sonlig te blokkeer, sal die doel van 'n sonpaneel tenietdoen. Wat van die aanwending van sonskerm? Nee, die aanwending van fisiese versperrings sal ligabsorpsie verminder, en chemiese metodes sal nie help om die temperatuur te verlaag nie.
Vir sonpanele op die dak is natuurlike ventilasie 'n effektiewe en ekonomiese manier om hulle af te koel. Deur die panele met 'n gaping tussen hulle en die dak te installeer, kan lug sirkuleer en die panele afkoel. Dit is egter belangrik om blare en puin uit die gaping te hou om lugvloei te handhaaf en oorverhitting te voorkom.
Navorsers het ook verskeie verkoelingsmetodes bestudeer om die doeltreffendheid van sonpanele te verbeter. Benewens natuurlike ventilasie, is geforseerde lugverkoeling en fotovoltaïese-termiese verkoeling (PVT) ondersoek, wat waardevolle insigte bied in die verlaging van paneeltemperature en die verhoging van energie-uitset.
Soos sonselle, die gesante van skoon energie, steeds in ons lewens integreer, bring hulle 'n vars golf van lae-koolstof, omgewingsvriendelike oplossings saam met hulle.
