Mae celloedd solar yn ddyfeisiau anfecanyddol sy'n defnyddio lled-ddargludyddion i drosi golau haul yn drydan yn uniongyrchol trwy'r effaith ffotofoltäig. Yn reddfol, efallai y bydd pobl yn meddwl bod celloedd solar yn ffynnu o dan olau haul dwys, ond a yw hynny'n wir mewn gwirionedd?
Mae dynoliaeth wedi defnyddio ynni solar ers amser maith, gyda thri phrif ffordd i'w drosi: trosi ffotofoltäig, trosi ffotothermol, a throsi ffotogemegol. Mae cynhyrchu pŵer ffotofoltäig (PV), sy'n trosi golau haul yn drydan, yn un o'r defnyddiau mwyaf effeithlon o ynni solar.
Gwelwyd yr effaith ffotofoltäig gyntaf ym 1839 gan y gwyddonydd Ffrengig Edmond Becquerel, ac mae'n cyfeirio at gynhyrchu potensial trydanol pan fydd golau'n taro lled-ddargludydd. Yn ddiweddarach, eglurodd Einstein yr effaith hon gan ddefnyddio damcaniaeth cwantwm golau, a enillodd iddo Wobr Nobel mewn Ffiseg ym 1921.
Yn wahanol i'r effaith ffotodrydanol, sy'n digwydd pan fydd golau'n taro un dargludydd, mae'r effaith ffotofoltäig yn digwydd ar y ffin rhwng dau blât lled-ddargludydd. Pan gânt eu cysylltu gan wifren, mae'r ffin hon yn creu maes trydan, gan ganiatáu i gerrynt lifo.
Felly, sut mae celloedd solar yn troi golau haul yn drydan? Mae golau haul yn sbectrwm eang o ymbelydredd electromagnetig. Pan fydd yn taro cell solar, gellir adlewyrchu, amsugno, neu basio'r ymbelydredd drwyddo. Dim ond ymbelydredd sydd wedi'i amsugno sy'n cael ei drawsnewid yn ynni trydanol.
Ar gyfer lled-ddargludyddion sy'n seiliedig ar silicon, mae angen egni o 1.11 folt electron (eV) i daro electron yn rhydd o'i atom. Dim ond ffotonau ag egni sy'n fwy na'r trothwy hwn all gynhyrchu trydan. Fodd bynnag, mae gormod o egni o ffotonau ag egni uwch yn cael ei golli fel gwres, gan gyfrannu at wresogi'r panel solar, a all godi ei dymheredd uwchlaw'r aer amgylchynol.
Yn groes i'r gred boblogaidd, mae celloedd solar sy'n seiliedig ar silicon mewn gwirionedd yn well ganddynt amgylcheddau oerach, er eu bod nhw'n dal i fod angen golau haul. Wrth i'r tymheredd godi, mae paneli solar yn cynhyrchu llai o ynni, er gwaethaf derbyn yr un faint o olau haul.
Mae tymereddau uchel yn bennaf yn lleihau'r foltedd cylched agored (y foltedd pan nad oes cerrynt yn llifo), er bod y cerrynt cylched fer (y cerrynt pan fydd y gell wedi'i chylched fer) yn parhau'n gymharol sefydlog. Mae hyn yn golygu bod tymereddau uwch yn arwain at effeithlonrwydd is a phŵer allbwn is.
Fel arfer, caiff celloedd solar eu profi ar dymheredd safonol o 25°C (77°F). Pan fydd tymheredd y panel yn cyrraedd 60°C (140°F) neu'n uwch, mae ei allbwn pŵer yn gostwng yn sylweddol. Am bob gradd o gynnydd mewn tymheredd, dim ond 0.04% y mae'r cerrynt cylched byr yn cynyddu, tra bod y foltedd cylched agored yn gostwng 0.4%.
Er bod effeithlonrwydd yn gostwng yn yr haf, mae digonedd o olau haul yn ystod y tymor hwn yn dal i arwain at gynhyrchu ynni cyffredinol uwch o'i gymharu â thymhorau eraill.
Sut i Oeri Paneli Solar
Fel dyfeisiau electronig eraill, mae paneli solar yn perfformio'n well mewn tymereddau oerach. Gan eu bod yn dibynnu ar olau haul yn hytrach na gwres am bŵer, maent yn gweithredu orau mewn amodau llachar ond oer.
I oeri paneli solar yn ystod yr haf, a ddylem ni roi cysgod? Wrth gwrs ddim! Byddai rhwystro golau haul yn negyddu pwrpas panel solar. Beth am roi eli haul ar waith? Na, byddai rhoi rhwystrau ffisegol yn lleihau amsugno golau, ac ni fyddai dulliau cemegol yn helpu i ostwng y tymheredd.
Ar gyfer paneli solar ar doeau, mae awyru naturiol yn ffordd effeithiol ac economaidd o'u hoeri. Mae gosod y paneli gyda bwlch rhyngddynt a'r to yn caniatáu i aer gylchredeg ac oeri'r paneli. Fodd bynnag, mae'n bwysig cadw dail a malurion allan o'r bwlch i gynnal llif aer ac atal gorboethi.
Mae ymchwilwyr hefyd wedi astudio amrywiol ddulliau oeri i wella effeithlonrwydd paneli solar. Yn ogystal ag awyru naturiol, mae oeri aer gorfodol ac oeri ffotofoltäig-thermol (PVT) wedi cael eu harchwilio, gan gynnig mewnwelediadau gwerthfawr i ostwng tymereddau paneli a hybu allbwn ynni.
Wrth i gelloedd solar, cenhadon ynni glân, barhau i integreiddio i'n bywydau, maent yn dod â thon newydd o atebion carbon isel sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd gyda nhw.
