Со популаризацијата на обновливите извори на енергија, сончевите ќелии постепено станаа еден од најважните извори на зелена енергија. Сепак, многу луѓе можеби не се свесни дека ефикасноста на производството на енергија и производството на енергија од сончевите ќелии се под влијание на различни фактори, од кои најважен се условите на светлина. Па, како условите на светлина влијаат врз енергијата генерирана од сончевите ќелии? Денес, ќе ја популаризираме оваа тема.
1. интензитет на светлина и производство на енергија
Интензитетот на светлината, едноставно кажано, е зрачната моќност на сончевата светлина по единица површина. За сончевите ќелии, колку е поголем интензитетот на светлината, толку повеќе енергија прима сончевата ќелија, толку е поголема нејзината излезна моќност. Затоа, во сончеви денови со силна сончева светлина, енергијата генерирана од сончевите ќелии е обично поголема.
Капацитетот за производство на енергија од фотоволтаична ќелија обично се мери под стандардни услови за тестирање при интензитет на светлина од 1000 W/m², што е стандардна вредност што се користи во лабораториите за симулирање на сончева светлина. Кога интензитетот на светлината се зголемува, фотоволтаичната струја во сончевата ќелија се зголемува, што пак ја зголемува излезната моќност; обратно, ако интензитетот на светлината се намали, на пример во облачни денови или за време на зајдисонце, моќноста генерирана од ќелијата значително се намалува.
Интензитетот на светлината варира во текот на денот. Почнувајќи од раните утрински часови, сонцето постепено изгрева, а интензитетот на светлината исто така постепено се зголемува; напладне, интензитетот на светлината ја достигнува својата највисока вредност; попладне, како што сонцето постепено заоѓа на запад, интензитетот на светлината постепено слабее сè додека зајдисонцето целосно не исчезне. Оваа промена во интензитетот на сончевата светлина директно влијае на производството на енергија од сончевите ќелии во еден ден.
2. Агол на светлина и ефикасност на производство на енергија
Аголот на светлината, исто така, ќе има големо влијание врз производството на енергија од сончевите ќелии. Кога сончевата светлина паѓа вертикално на површината на сончевата ќелија, фотоволтаичната ќелија може да апсорбира најмногу светлосна енергија, а со тоа и најголемо производство на енергија; а кога сончевата светлина е кос, дел од светлината ќе се рефлектира, светлосната енергија апсорбирана од батеријата се намалува, а производството на енергија е соодветно намалено.
За да се максимизира ефикасноста на производството на енергија од ќелиите, многу сончеви системи се опремени со уреди за следење на сонцето кои автоматски го прилагодуваат аголот на фотоволтаичните ќелии според положбата на сонцето за да се одржи оптималниот агол на инциденца. Оваа технологија се покажа како ефикасна во зголемувањето на вкупното производство на енергија од фотоволтаичните ќелии.
3. Влијанието на времетраењето на светлината врз производството на енергија
Времетраењето на светлината е исто така важен фактор што влијае на производството на енергија од сончевите ќелии. Колку подолги се часовите на светлина во еден ден, толку повеќе вкупна електрична енергија може да генерира сончевата ќелија. Затоа на високи географски широчини, сончевите ќелии генерираат релативно помалку електрична енергија поради кратките зимски часови на светлина, додека во областите со долги часови на светлина, количината на електрична енергија генерирана во текот на целата година е поголема.
Покрај ова, сезонските промени влијаат и на часовите на светлина. На пример, во лето, кога деновите се подолги, сончевите ќелии се способни да произведуваат електрична енергија подолг временски период; додека во зима, кога деновите се пократки, времето и вкупната количина на генерирана електрична енергија природно ќе се намалат.
4. Климатски услови и перформанси на фотоволтаичните системи
Климатските услови исто така можат да имаат значително влијание врз енергијата генерирана од сончевите ќелии. Во облачни и магловити услови, сончевите зраци се блокирани од облаци или суспендирани честички, што доведува до намалување на количината на светлосна енергија што ја прима фотоволтаичната ќелија, а генерираната енергија ќе биде значително намалена. Покрај тоа, дождот и снегот можат да влијаат и на апсорпцијата на светлината од фотоволтаичните панели, намалувајќи ги перформансите на производство на енергија на ќелиите.
Интересно е што перформансите на фотоволтаичните ќелии не зависат само од јачината на сончевата светлина, понекогаш премногу силната сончева светлина може да не биде добра работа. На пример, ефикасноста на производство на енергија од соларните ќелии има тенденција да се намалува во услови на висока температура бидејќи зголемената температура го зголемува отпорот во внатрешноста на ќелијата, што доведува до помало производство на енергија. Затоа, во некои области, луѓето ги одржуваат своите фотоволтаични модули поладни со користење системи за ладење за да ја зголемат ефикасноста на производство на енергија.
5. Ефект на спектралниот состав
Сончевата светлина се состои од фотони со различни бранови должини, познати како спектар. Сончевите ќелии апсорбираат различни бранови должини на светлината различно, а варијациите во спектралниот состав исто така можат да влијаат врз енергијата генерирана од соларните ќелии. Општо земено, фотоволтаичните ќелии имаат највисока ефикасност на апсорпција за видлива светлина и релативно ниска апсорпција за ултравиолетова и инфрацрвена светлина. Затоа, перформансите на производство на енергија од фотоволтаичните ќелии се подобри кога има повеќе видлива светлосна компонента во спектарот.
Кога небото е облачно, или рано наутро и навечер, спектарот на сончевата светлина се менува, со намалување на видливата компонента и зголемување на инфрацрвената компонента, а ефикасноста на производство на енергија на фотоволтаичната ќелија се намалува и во овој случај. Со цел да се подобри спектралниот одговор на фотоволтаичните ќелии, некои истражувања се посветени на развој на материјали способни да апсорбираат поширок опсег од сончевиот спектар, како што се халкогенидите, кои покажале подобри својства за апсорпција на светлина во лабораториски услови.
6. AM 1.5 G тест стандард
При тестирање на фотоволтаични ќелии, вообичаено е да се користи AM 1,5 G како стандардна спектрална состојба. AM е кратенка за воздушна маса, а AM 1,5 значи дека патот на сончевите зраци низ атмосферата е еден и пол пати подолг од директната вертикална патека на сонцето низ атмосферата. AM 1,5 G е стандард широко користен низ целиот свет и ја претставува спектралната состојба на сончевите зраци што минуваат низ атмосферата и на површината на Земјата во ведар ден, што одговара на интензитет на светлина од околу 1000 W/m². AM 1,5 G е глобално користен стандард што ги претставува спектралните услови произведени од светлината што минува низ атмосферата и на површината на Земјата во ведар ден и одговара на интензитет на светлина од приближно 1000 W/m² и интензитет на светлина од приближно 100.000 лукси.
Употребата на AM 1.5 G гарантира дека условите за тестирање во лабораторијата се што е можно поблиски до реалните услови, со цел прецизно да се проценат перформансите на соларните ќелии во секојдневните средини.
7. Стандарди и интензитет на осветлување во затворен простор
Исто така, постојат национални стандарди за интензитет на светлината во затворен простор. На пример, според релевантните национални стандарди на Кина (на пр., Стандард за дизајн на осветлување на згради GB 50033-2013), внатрешните простори за различни намени имаат различни барања за светлина. Општо земено, нивото на осветлување за обична канцелариска средина треба да биде околу 300-500 лукси, додека стандардот на осветлување за училишна училница е повисок, обично над 500 лукси.
За интензитетот на светлината во затворен простор по квадратен метар, кога се претвора во моќност, тој обично е помеѓу 5-15 W/m², во зависност од вистинскиот тип на извор на светлина и ефикасноста на светлината. Овој интензитет на светлината е далеку под стандардот за надворешна сончева светлина, но е доволен за дневни активности и осветлување во затворен простор.
8. Фактори на животната средина што влијаат на условите на светлина
Покрај горенаведените фактори, засенчувањето од загадувачи како што се прашина, птичји измет, лисја итн., исто така, може да влијае на условите на осветлување на фотоволтаичните ќелии, со што се намалува генерираната енергија. Овие пречки ќе спречат дел од сончевата светлина да стигне до површината на фотоволтаичната ќелија, со што се формира таканаречен „ефект на жешка точка“, односно температурата на блокираната ќелија се зголемува, не само што ја намалува ефикасноста, туку може да предизвика и оштетување на ќелијата.
За да се спречи ова, фотоволтаичните ќелии треба редовно да се чистат за да се осигура дека површината останува чиста и да се максимизира апсорпцијата на светлина. За некои области лоцирани во области со многу песок и прашина или честа активност на птици, поставувањето на самочистечки слој или поставувањето систем за чистење се поефикасни решенија.
9. Резиме
Светлосните услови се еден од клучните фактори во одредувањето на енергијата генерирана од сончевите ќелии. Интензитетот на светлината, аголот на инциденца, времетраењето на светлината, климатските услови и спектралниот состав имаат значително влијание врз перформансите на производство на енергија од фотоволтаичните ќелии. За да се максимизира количината на енергија генерирана од сончевите ќелии, треба да ги земеме предвид овие услови на осветлување и соодветно да го дизајнираме и одржуваме фотоволтаичниот систем, како што е инсталирање на тракер за сонце, редовно чистење на панелите и одржување на соодветна работна температура.
Со континуирано оптимизирање на дизајнот и примената на фотоволтаичните ќелии, можеме поефикасно да ја користиме сончевата енергија и позитивно да придонесеме за постигнување универзален пристап до чиста енергија и намалување на емисиите на јаглерод.
