Qelizat diellore janë pajisje jo-mekanike që përdorin gjysmëpërçues për të kthyer drejtpërdrejt dritën e diellit në energji elektrike përmes efektit fotovoltaik. Intuitivisht, njerëzit mund të mendojnë se qelizat diellore lulëzojnë nën rrezet intensive të diellit, por a është vërtet kështu?
Njerëzimi e ka përdorur prej kohësh energjinë diellore, me tre mënyra kryesore për ta shndërruar atë: shndërrimin fotovoltaik, shndërrimin fototermik dhe shndërrimin fotokimik. Prodhimi i energjisë fotovoltaike (PV), e cila e shndërron dritën e diellit në energji elektrike, është një nga përdorimet më efikase të energjisë diellore.
Efekti fotovoltaik u vu re për herë të parë në vitin 1839 nga shkencëtari francez Edmond Becquerel dhe i referohet gjenerimit të një potenciali elektrik kur drita godet një gjysmëpërçues. Më vonë, Ajnshtajni e shpjegoi këtë efekt duke përdorur teorinë kuantike të dritës, e cila i fitoi atij Çmimin Nobel në Fizikë në vitin 1921.
Ndryshe nga efekti fotoelektrik, i cili ndodh kur drita godet një përçues të vetëm, efekti fotovoltaik ndodh në kufirin midis dy pllakave gjysmëpërçuese. Kur lidhet me një tel, ky kufi krijon një fushë elektrike, duke lejuar që rryma të rrjedhë.
Pra, si e shndërrojnë qelizat diellore dritën e diellit në energji elektrike? Drita e diellit është një spektër i gjerë i rrezatimit elektromagnetik. Kur godet një qelizë diellore, rrezatimi mund të reflektohet, të absorbohet ose të kalojë nëpër të. Vetëm rrezatimi i absorbuar shndërrohet në energji elektrike.
Për gjysmëpërçuesit me bazë silikoni, nevojitet një energji prej 1.11 elektron volt (eV) për të shkëputur një elektron nga atomi i tij. Vetëm fotonet me energji më të madhe se ky prag mund të gjenerojnë energji elektrike. Megjithatë, energjia e tepërt nga fotonet me energji më të lartë humbet si nxehtësi, duke kontribuar në ngrohjen e panelit diellor, i cili mund ta rrisë temperaturën e tij mbi atë të ajrit të ambientit.
Ndryshe nga sa besohet gjerësisht, qelizat diellore me bazë silikoni në fakt preferojnë mjedise më të ftohta, edhe pse ato ende kanë nevojë për rrezet e diellit. Ndërsa temperaturat rriten, panelet diellore prodhojnë më pak energji, pavarësisht se marrin të njëjtën sasi të dritës së diellit.
Temperaturat e larta kryesisht e zvogëlojnë tensionin në qark të hapur (voltazhi kur nuk rrjedh rrymë), megjithëse rryma e qarkut të shkurtër (rryma kur qeliza është në qark të shkurtër) mbetet relativisht e qëndrueshme. Kjo do të thotë që temperaturat më të larta çojnë në efikasitet më të ulët dhe fuqi dalëse të reduktuar.
Qelizat diellore zakonisht testohen në një temperaturë standarde prej 25°C (77°F). Kur temperatura e panelit arrin 60°C (140°F) ose më të lartë, fuqia e tij e prodhuar bie ndjeshëm. Për çdo shkallë rritjeje të temperaturës, rryma e qarkut të shkurtër rritet vetëm me 0.04%, ndërsa tensioni i qarkut të hapur zvogëlohet me 0.4%.
Edhe pse efikasiteti bie në verë, bollëku i dritës së diellit gjatë këtij sezoni rezulton në prodhim më të lartë të përgjithshëm të energjisë krahasuar me stinët e tjera.
Si të ftohni panelet diellore
Ashtu si pajisjet e tjera elektronike, panelet diellore performojnë më mirë në temperatura më të ftohta. Meqenëse mbështeten në rrezet e diellit në vend të nxehtësisë për energji, ato funksionojnë më mirë në kushte të ndritshme, por edhe të ftohta.
Për të ftohur panelet diellore gjatë verës, a duhet të vendosim një tendë? Sigurisht që jo! Bllokimi i dritës së diellit do të anulonte qëllimin e një paneli diellor. Po në lidhje me aplikimin e kremit mbrojtës nga dielli? Jo, aplikimi i barrierave fizike do të zvogëlonte thithjen e dritës dhe metodat kimike nuk do të ndihmonin në uljen e temperaturës.
Për panelet diellore në çati, ventilimi natyror është një mënyrë efektive dhe ekonomike për t'i ftohur ato. Instalimi i paneleve me një hapësirë midis tyre dhe çatisë lejon që ajri të qarkullojë dhe t'i ftohë panelet. Megjithatë, është e rëndësishme të mbani gjethet dhe mbeturinat larg hapësirës për të ruajtur rrjedhën e ajrit dhe për të parandaluar mbinxehjen.
Studiuesit kanë studiuar gjithashtu metoda të ndryshme ftohjeje për të përmirësuar efikasitetin e paneleve diellore. Përveç ventilimit natyror, është eksploruar ftohja me ajër të detyruar dhe ftohja fotovoltaike-termike (PVT), duke ofruar njohuri të vlefshme për uljen e temperaturave të paneleve dhe rritjen e prodhimit të energjisë.
Ndërsa qelizat diellore, emisarët e energjisë së pastër, vazhdojnë të integrohen në jetën tonë, ato sjellin me vete një valë të re zgjidhjesh me karbon të ulët dhe miqësore me mjedisin.
