Iċ-ċelloli solari huma apparati mhux mekkaniċi li jużaw semikondutturi biex jikkonvertu direttament id-dawl tax-xemx f'elettriku permezz tal-effett fotovoltajku. Intuwittivament, in-nies jistgħu jaħsbu li ċ-ċelloli solari jirnexxu taħt dawl tax-xemx intens, imma huwa dan tassew il-każ?
L-umanità ilha tuża l-enerġija solari, bi tliet modi ewlenin kif tikkonvertiha: konverżjoni fotovoltajka, konverżjoni fototermika, u konverżjoni fotokimika. Il-ġenerazzjoni tal-enerġija fotovoltajka (PV), li tikkonverti d-dawl tax-xemx f'elettriku, hija waħda mill-aktar użi effiċjenti tal-enerġija solari.
L-effett fotovoltajku ġie osservat għall-ewwel darba fl-1839 mix-xjentist Franċiż Edmond Becquerel, u jirreferi għall-ġenerazzjoni ta' potenzjal elettriku meta d-dawl jolqot semikonduttur. Aktar tard, Einstein spjega dan l-effett bl-użu tat-teorija kwantistika tad-dawl, li rebħitu l-Premju Nobel fil-Fiżika tal-1921.
Għall-kuntrarju tal-effett fotoelettriku, li jseħħ meta d-dawl jolqot konduttur wieħed, l-effett fotovoltajku jseħħ fil-konfini bejn żewġ pjanċi semikondutturi. Meta jkunu konnessi permezz ta' wajer, din il-konfini toħloq kamp elettriku, li jippermetti li l-kurrent jiċċirkola.
Allura, kif iċ-ċelloli solari jibdlu d-dawl tax-xemx f'elettriku? Id-dawl tax-xemx huwa spettru wiesa' ta' radjazzjoni elettromanjetika. Meta jolqot ċellola solari, ir-radjazzjoni tista' tiġi riflessa, assorbita, jew mgħoddija minnha. Ir-radjazzjoni assorbita biss tiġi kkonvertita f'enerġija elettrika.
Għal semikondutturi bbażati fuq is-silikon, hija meħtieġa enerġija ta' 1.11 elettron volts (eV) biex tneħħi elettron mill-atomu tiegħu. Fotoni biss b'enerġija akbar minn dan il-limitu jistgħu jiġġeneraw l-elettriku. Madankollu, l-enerġija żejda minn fotoni ta' enerġija ogħla tintilef bħala sħana, u tikkontribwixxi għat-tisħin tal-pannell solari, li jista' jgħolli t-temperatura tiegħu 'l fuq mill-arja ambjentali.
Kuntrarju għat-twemmin popolari, iċ-ċelloli solari bbażati fuq is-silikon fil-fatt jippreferu ambjenti aktar kesħin, anke jekk xorta jeħtieġu d-dawl tax-xemx. Hekk kif it-temperaturi jogħlew, il-pannelli solari jipproduċu inqas enerġija, minkejja li jirċievu l-istess ammont ta’ dawl tax-xemx.
Temperaturi għoljin prinċipalment inaqqsu l-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ (il-vultaġġ meta ma jkunx hemm kurrent għaddej), għalkemm il-kurrent taċ-ċirkwit qasir (il-kurrent meta ċ-ċellula tkun f'ċirkwit qasir) jibqa' relattivament stabbli. Dan ifisser li temperaturi ogħla jwasslu għal effiċjenza aktar baxxa u qawwa tal-ħruġ imnaqqsa.
Iċ-ċelloli solari tipikament jiġu ttestjati f'temperatura standard ta' 25°C (77°F). Meta t-temperatura tal-pannell tilħaq is-60°C (140°F) jew ogħla, il-qawwa tal-ħruġ tiegħu tonqos b'mod sinifikanti. Għal kull żieda ta' grad fit-temperatura, il-kurrent ta' short circuit jiżdied b'0.04% biss, filwaqt li l-vultaġġ ta' open circuit jonqos b'0.4%.
Anke jekk l-effiċjenza tonqos fis-sajf, l-abbundanza ta' dawl tax-xemx matul dan l-istaġun xorta tirriżulta fi produzzjoni ġenerali ogħla ta' enerġija meta mqabbla ma' staġuni oħra.
Kif Tkessaħ il-Pannelli Solari
Bħal apparati elettroniċi oħra, il-pannelli solari jaħdmu aħjar f'temperaturi aktar kesħin. Peress li jiddependu fuq id-dawl tax-xemx aktar milli fuq is-sħana għall-enerġija, jaħdmu l-aħjar f'kundizzjonijiet qawwija iżda kesħin.
Biex inkessħu l-pannelli solari matul is-sajf, għandna npoġġu dell? Dażgur li le! L-imblukkar tad-dawl tax-xemx ikun iħassar l-iskop ta’ pannell solari. Xi ngħidu dwar l-applikazzjoni ta’ krema tax-xemx? Le, l-applikazzjoni ta’ ostakli fiżiċi tnaqqas l-assorbiment tad-dawl, u l-metodi kimiċi ma jgħinux biex titbaxxa t-temperatura.
Għall-pannelli solari fuq il-bejt, il-ventilazzjoni naturali hija mod effettiv u ekonomiku biex tkessħuhom. L-installazzjoni tal-pannelli b'vojt bejniethom u s-saqaf tippermetti li l-arja tiċċirkola u tkessaħ il-pannelli. Madankollu, huwa importanti li l-weraq u l-fdalijiet jinżammu barra mill-vojt biex tinżamm il-fluss tal-arja u jiġi evitat li l-arja tisħon iżżejjed.
Ir-riċerkaturi studjaw ukoll diversi metodi ta’ tkessiħ biex itejbu l-effiċjenza tal-pannelli solari. Minbarra l-ventilazzjoni naturali, ġew esplorati t-tkessiħ bl-arja sfurzata u t-tkessiħ fotovoltajku-termali (PVT), li joffru għarfien siewi dwar it-tnaqqis tat-temperaturi tal-pannelli u ż-żieda fil-produzzjoni tal-enerġija.
Hekk kif iċ-ċelloli solari, l-emissarji tal-enerġija nadifa, ikomplu jintegraw f'ħajjitna, dawn iġibu magħhom mewġa ġdida ta' soluzzjonijiet b'livell baxx ta' karbonju u li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent.
