Ang mga solar cell ay mga hindi mekanikal na aparato na gumagamit ng mga semiconductor upang direktang i-convert ang sikat ng araw sa kuryente sa pamamagitan ng photovoltaic effect. Sa madaling salita, maaaring isipin ng mga tao na ang mga solar cell ay nabubuhay sa ilalim ng matinding sikat ng araw, ngunit totoo nga ba iyon?
Matagal nang ginagamit ng sangkatauhan ang enerhiyang solar, na may tatlong pangunahing paraan upang i-convert ito: photovoltaic conversion, photothermal conversion, at photochemical conversion. Ang photovoltaic (PV) power generation, na nagko-convert ng sikat ng araw sa kuryente, ay isa sa mga pinakaepektibong paggamit ng enerhiyang solar.
Ang photovoltaic effect ay unang naobserbahan noong 1839 ng Pranses na siyentipikong si Edmond Becquerel, at tumutukoy ito sa pagbuo ng isang electric potential kapag ang liwanag ay tumama sa isang semiconductor. Kalaunan, ipinaliwanag ni Einstein ang epektong ito gamit ang quantum theory ng liwanag, na nagpanalo sa kanya ng 1921 Nobel Prize sa Physics.
Hindi tulad ng photoelectric effect, na nangyayari kapag ang liwanag ay tumama sa isang konduktor, ang photovoltaic effect ay nangyayari sa hangganan sa pagitan ng dalawang semiconductor plate. Kapag konektado sa pamamagitan ng isang wire, ang hangganang ito ay lumilikha ng isang electric field, na nagpapahintulot sa daloy ng kuryente.
Kaya, paano ginagawang kuryente ng mga solar cell ang sikat ng araw? Ang sikat ng araw ay isang malawak na spectrum ng electromagnetic radiation. Kapag tumama ito sa isang solar cell, ang radiation ay maaaring ma-reflect, ma-absorb, o madaanan. Tanging ang na-absorb na radiation lamang ang nako-convert sa electrical energy.
Para sa mga semiconductor na nakabase sa silicon, kinakailangan ang enerhiyang 1.11 electron volts (eV) upang mapalaya ang isang electron mula sa atomo nito. Tanging ang mga photon na may enerhiyang mas malaki sa threshold na ito ang maaaring makabuo ng kuryente. Gayunpaman, ang labis na enerhiya mula sa mga photon na may mas mataas na enerhiya ay nawawala bilang init, na nakakatulong sa pag-init ng solar panel, na maaaring magpataas ng temperatura nito nang higit sa nakapaligid na hangin.
Taliwas sa paniniwala ng marami, mas gusto ng mga solar cell na nakabase sa silicon ang mas malamig na kapaligiran, kahit na kailangan pa rin nila ng sikat ng araw. Habang tumataas ang temperatura, mas kaunting enerhiya ang nalilikha ng mga solar panel, kahit na pareho lang ang dami ng sikat ng araw na natatanggap.
Ang mataas na temperatura ay pangunahing nagpapababa ng open-circuit voltage (ang boltahe kapag walang dumadaloy na kuryente), bagama't ang short-circuit current (ang kuryente kapag ang cell ay naka-short-circuit) ay nananatiling medyo matatag. Nangangahulugan ito na ang mas mataas na temperatura ay humahantong sa mas mababang kahusayan at nabawasang output power.
Karaniwang sinusubok ang mga solar cell sa karaniwang temperaturang 25°C (77°F). Kapag ang temperatura ng panel ay umabot sa 60°C (140°F) o mas mataas pa, ang power output nito ay bumababa nang malaki. Sa bawat pagtaas ng temperatura, ang short-circuit current ay tumataas lamang ng 0.04%, habang ang open-circuit voltage ay bumababa ng 0.4%.
Kahit na bumababa ang kahusayan sa tag-araw, ang kasaganaan ng sikat ng araw sa panahong ito ay nagreresulta pa rin sa mas mataas na pangkalahatang produksyon ng enerhiya kumpara sa ibang mga panahon.
Paano Palamigin ang mga Solar Panel
Tulad ng ibang mga elektronikong aparato, mas mahusay ang pagganap ng mga solar panel sa mas malamig na temperatura. Dahil umaasa ang mga ito sa sikat ng araw kaysa sa init para sa kuryente, pinakamahusay ang paggana ng mga ito sa maliwanag ngunit malamig na mga kondisyon.
Para palamigin ang mga solar panel sa tag-araw, dapat ba tayong maglagay ng lilim? Siyempre hindi! Ang pagharang sa sikat ng araw ay magpapawalang-bisa sa gamit ng isang solar panel. Paano naman ang paglalagay ng sunscreen? Hindi, ang paglalagay ng mga pisikal na harang ay makakabawas sa pagsipsip ng liwanag, at ang mga kemikal na pamamaraan ay hindi makakatulong sa pagpapababa ng temperatura.
Para sa mga solar panel sa bubong, ang natural na bentilasyon ay isang epektibo at matipid na paraan upang palamigin ang mga ito. Ang pag-install ng mga panel na may puwang sa pagitan ng mga ito at ng bubong ay nagbibigay-daan sa sirkulasyon ng hangin at pagpapalamig sa mga panel. Gayunpaman, mahalagang iwasan ang mga dahon at kalat sa puwang upang mapanatili ang daloy ng hangin at maiwasan ang sobrang pag-init.
Pinag-aralan din ng mga mananaliksik ang iba't ibang paraan ng pagpapalamig upang mapabuti ang kahusayan ng solar panel. Bukod sa natural na bentilasyon, napag-aralan din ang sapilitang pagpapalamig ng hangin at photovoltaic-thermal cooling (PVT), na nag-aalok ng mahahalagang kaalaman sa pagpapababa ng temperatura ng panel at pagpapalakas ng output ng enerhiya.
Habang patuloy na nakikinabang ang mga solar cell, ang mga tagapaghatid ng malinis na enerhiya, dala nila ang isang bagong alon ng mga solusyon na mababa sa carbon at palakaibigan sa kapaligiran.
