Las células solares fotovoltaicas absorben energía de la luz solar y la convierten en energía eléctrica. Para que el proceso funcione, la luz del sol necesita ingresar al material de la célula solar y ser absorbida, y la energía necesita salir de la célula solar. Cada uno de esos factores influye en la eficiencia de una célula solar. Algunos factores son los mismos para las células solares grandes y pequeñas, pero hay algunas que varían con el tamaño. Los factores que varían tienden a facilitar que las células solares más pequeñas sean más eficientes que sus contrapartes más grandes.
Eficiencia
Existen varias formas diferentes de definir la eficiencia. El que tiene más sentido desde la perspectiva del consumidor es la relación entre la energía eléctrica producida y la energía total de la luz solar que incide sobre el área de la célula solar. Hay muchos tipos de celdas solares. Las celdas multifuncionales son muy costosas, pero pueden estar cerca del 40 por ciento de eficiencia. Las células de silicio tienen una eficiencia del 13 al 18 por ciento, mientras que otros enfoques llamados células de "película delgada" tienen entre un 6 y un 14 por ciento de eficiencia. El material, el diseño y la construcción de la celda tienen mucha más influencia sobre la eficiencia que el tamaño.
Introducción de la luz
El primer factor que determina la eficiencia de una célula solar es el cantidad de luz que lo convierte en el material de la célula solar. La superficie de una célula solar necesita tener algún tipo de contacto eléctrico para completar el circuito y obtener la potencia. Esos electrodos impiden que la luz del sol llegue al material absorbente. Desafortunadamente, no se pueden colocar pequeños electrodos en el borde de una celda solar porque entonces se pierde demasiada electricidad debido a la resistencia en el material de la célula solar. Eso significa que si tiene una celda solar grande, digamos aproximadamente 5 pulgadas cuadradas, necesitará tener varios electrodos en la superficie, bloqueando la luz. Si su celda solar es de media pulgada por una pulgada, puede pasar con un porcentaje menor de la superficie cubierta por los electrodos.
Entrada de luz, salida de electrones <
Cuando la luz solar entra en el solar material celular, viajará hasta interactuar con un electrón en el material. Si el electrón absorbe la energía de la luz solar, recibirá un impulso. Puede perder esa energía chocando con otros electrones. En su mayoría, eso no depende del tamaño de la célula solar. Solo depende de su composición y diseño. Sin embargo, si los electrones necesitan ir más allá en el material semiconductor, es más probable que puedan perder energía. Al hacer que la distancia a los electrodos sea pequeña, es menos probable que el electrón pierda energía. Debido a que las celdas más grandes están diseñadas con más electrodos, la distancia termina siendo aproximadamente la misma, por lo que esto no cambia demasiado con el tamaño de la celda solar.
Tamaño de celda solar
La resistencia es una medida de lo difícil que es para un electrón viajar a través de un circuito. Con todo lo demás igual, una distancia más corta crea una resistencia menor, por lo que las celdas más pequeñas desperdiciarán menos energía y serán un poco más eficientes. Aunque todos esos efectos favorecen a las células más pequeñas que a las más grandes, tienen una influencia muy pequeña en la eficiencia. Dado que las células solares solo se vuelven realmente útiles cuando se combinan entre sí, por lo general tiene sentido usar celdas más grandes para que no tenga que hacer tanto trabajo de ensamblaje. Por lo general, las celdas solares de silicio miden aproximadamente 5 o 6 pulgadas cuadradas para que coincida con el tamaño del silicio crudo del que están fabricadas. Luego se juntan en paneles a unos pocos pies de lado.
