Coa popularización das enerxías renovables, as células solares convertéronse gradualmente nunha das fontes de enerxía verde máis importantes. Non obstante, moita xente pode non ser consciente de que a eficiencia da xeración de enerxía e a xeración de enerxía das células solares vense afectadas por unha variedade de factores, dos cales o máis importante son as condicións de luz. Entón, como afectan as condicións de luz á enerxía xerada polas células solares? Hoxe, imos popularizar este tema.
1. intensidade luminosa e xeración de enerxía
A intensidade luminosa, en poucas palabras, é a potencia radiante da luz solar por unidade de área. No caso das células solares, canto maior sexa a intensidade luminosa, canta máis enerxía reciba a célula solar, maior será a súa potencia de saída. Polo tanto, en días soleados con luz solar intensa, a potencia xerada polas células solares adoita ser maior.
A capacidade de xeración de enerxía dunha célula fotovoltaica mídese normalmente en condicións de proba estándar cunha intensidade luminosa de 1000 W/m², que é o valor estándar empregado nos laboratorios para simular a luz dun día soleado. Cando a intensidade luminosa aumenta, a corrente fotovoltaica na célula solar aumenta, o que á súa vez aumenta a potencia de saída; pola contra, se a intensidade luminosa diminúe, por exemplo en días nubrados ou durante as horas do solpor, a enerxía xerada pola célula diminúe significativamente.
A intensidade da luz varía ao longo do día. A partir da mañá cedo, o sol sae gradualmente e a intensidade da luz tamén aumenta gradualmente; ao mediodía, a intensidade da luz alcanza o seu valor máis alto; pola tarde, a medida que o sol se pon polo oeste, a intensidade da luz debilitase gradualmente ata que o solpor desaparece por completo. Este cambio na intensidade da luz solar afecta directamente á xeración de enerxía das células solares nun día.
2. Ángulo de luz e eficiencia de xeración de enerxía
O ángulo da luz tamén terá un grande impacto na xeración de enerxía das células solares. Cando a luz solar incide verticalmente na superficie da célula solar, a célula fotovoltaica pode absorber a maior cantidade de enerxía luminosa e, polo tanto, a maior xeración de enerxía; e cando a luz solar é oblicua, parte da luz reflectirase, a enerxía luminosa absorbida pola batería redúcese e a xeración de enerxía redúcese en consecuencia.
Para maximizar a eficiencia de xeración de enerxía das células, moitos sistemas solares están equipados con dispositivos de seguimento solar que axustan automaticamente o ángulo das células fotovoltaicas segundo a posición do sol para manter o ángulo de incidencia óptimo. Esta tecnoloxía foi eficaz para aumentar a xeración total de enerxía das células fotovoltaicas.
3. O impacto da duración da luz na xeración de enerxía
A duración da luz tamén é un factor importante que afecta á xeración de enerxía das células solares. Canto máis longas sexan as horas de luz nun día, máis electricidade total pode xerar unha célula solar. É por iso que en latitudes altas, as células solares xeran relativamente menos electricidade debido ás curtas horas de luz no inverno, mentres que en zonas con longas horas de luz, a cantidade de electricidade xerada ao longo do ano é maior.
Ademais disto, os cambios estacionais tamén afectan ás horas de luz. Por exemplo, no verán, cando os días son máis longos, as células solares poden xerar electricidade durante un período de tempo máis longo; mentres que no inverno, cando os días son máis curtos, o tempo e a cantidade total de electricidade xerada diminúen de forma natural.
4. Condicións climáticas e rendemento fotovoltaico
As condicións climáticas poden ter un impacto significativo na enerxía xerada polas células solares. En condicións nubradas e brumosas, os raios solares son bloqueados por nubes ou partículas en suspensión, o que leva a unha redución da cantidade de enerxía luminosa recibida pola célula fotovoltaica e a enerxía xerada verase reducida significativamente. Ademais, a choiva e a neve tamén poden afectar á absorción da luz polos paneis fotovoltaicos, reducindo o rendemento de xeración de enerxía das células.
Curiosamente, o rendemento das células fotovoltaicas non só depende da intensidade da luz solar; ás veces, unha luz solar demasiado forte pode non ser algo bo. Por exemplo, a eficiencia de xeración de enerxía das células solares tende a diminuír en condicións de alta temperatura porque o aumento da temperatura aumenta a resistencia dentro da célula, o que leva a unha menor xeración de enerxía. É por iso que, nalgunhas zonas, a xente mantén os seus módulos fotovoltaicos máis fríos mediante sistemas de refrixeración para aumentar a súa eficiencia de xeración de enerxía.
5. Efecto da composición espectral
A luz solar consta de fotóns de diferentes lonxitudes de onda, coñecidas como espectro. As células solares absorben diferentes lonxitudes de onda da luz de xeito diferente, e as variacións na composición espectral tamén poden ter un impacto na enerxía xerada polas células solares. En xeral, as células fotovoltaicas teñen a maior eficiencia de absorción para a luz visible e unha absorción relativamente baixa para a luz ultravioleta e infravermella. Polo tanto, o rendemento de xeración de enerxía das células fotovoltaicas é mellor cando hai máis compoñente de luz visible no espectro.
Cando o ceo está nubrado, ou pola mañá cedo e pola noite, o espectro da luz solar cambia, cunha diminución do compoñente visible e un aumento do compoñente infravermello, e a eficiencia de xeración de enerxía da célula fotovoltaica tamén diminúe neste caso. Co fin de mellorar a resposta espectral das células fotovoltaicas, algunhas investigacións dedicáronse ao desenvolvemento de materiais capaces de absorber unha gama máis ampla do espectro solar, como os calcoxenuros, que demostraron mellores propiedades de absorción de luz en condicións de laboratorio.
6. Estándar de proba AM 1,5 G
Nas probas de células fotovoltaicas, é común usar AM 1,5 G como condición espectral estándar. AM significa Masa de aire, e AM 1,5 significa que a traxectoria dos raios solares a través da atmosfera é unha vez e media máis longa que a traxectoria vertical directa do sol a través da atmosfera. AM 1,5 G é un estándar amplamente utilizado en todo o mundo e representa a condición espectral dos raios solares que pasan a través da atmosfera e na superficie terrestre nun día despexado, o que corresponde a unha intensidade luminosa duns 1000 W/m². AM 1,5 G é un estándar utilizado a nivel mundial que representa as condicións espectrais producidas pola luz que pasa a través da atmosfera e na superficie terrestre nun día despexado, e corresponde a unha intensidade luminosa de aproximadamente 1000 W/m² e unha intensidade luminosa de aproximadamente 100 000 Lux.
O uso de AM 1.5 G garante que as condicións de proba no laboratorio sexan o máis próximas posible ás condicións reais para avaliar con precisión o rendemento das células solares en entornos cotiáns.
7. Normas e intensidade da luz interior
Tamén existen normas nacionais para a intensidade da luz interior. Por exemplo, segundo as normas nacionais pertinentes da China (por exemplo, a Norma de deseño de iluminación de edificios GB 50033-2013), os espazos interiores para diferentes fins teñen diferentes requisitos de iluminación. En xeral, o nivel de iluminancia para un ambiente de oficina ordinario debería ser duns 300-500 lux, mentres que o estándar de iluminancia para unha aula escolar é maior, normalmente por riba dos 500 lux.
En canto á intensidade da luz interior por metro cadrado, cando se converte en potencia, adoita estar entre 5 e 15 W/m², dependendo do tipo de fonte de luz real e da eficiencia lumínica. Esta intensidade luminosa está moi por debaixo do estándar para a luz solar exterior, pero é suficiente para as actividades diarias e a iluminación de interiores.
8. Factores ambientais que afectan ás condicións de luz
Ademais dos factores mencionados anteriormente, a sombra causada por contaminantes como o po, os excrementos de paxaros, as follas etc. tamén pode afectar as condicións de luz das células fotovoltaicas, reducindo así a enerxía xerada. Estas obstrucións impedirán que parte da luz solar chegue á superficie da célula fotovoltaica, o que provoca a formación do chamado "efecto de punto quente", é dicir, o aumento da temperatura da célula bloqueada non só reduce a eficiencia, senón que tamén pode causar danos na célula.
Para evitalo, as células fotovoltaicas deben limparse regularmente para garantir que a superficie permaneza limpa e maximizar a absorción da luz. Para algunhas zonas situadas en zonas con moita area e po ou con actividade frecuente de aves, instalar un revestimento autolimpante ou establecer un sistema de limpeza son solucións máis eficaces.
9. Resumo
As condicións de luz son un dos factores clave para determinar a enerxía xerada polas células solares. A intensidade da luz, o ángulo de incidencia, a duración da luz, as condicións climáticas e a composición espectral teñen un impacto significativo no rendemento da xeración de enerxía das células fotovoltaicas. Para maximizar a cantidade de enerxía xerada polas células solares, debemos ter en conta estas condicións de iluminación e deseñar e manter o sistema fotovoltaico axeitadamente, como instalar un seguidor solar, limpar os paneis regularmente e manter a temperatura de funcionamento adecuada.
Ao optimizar continuamente o deseño e a aplicación das células fotovoltaicas, podemos facer un uso máis eficiente da enerxía solar e contribuír positivamente a lograr o acceso universal á enerxía limpa e a reducir as emisións de carbono.
