Definim l'eficiència dels panells fotovoltaics a la proporció de la quantitat d'energia solar que es converteix en energia elèctrica a través de l'energia fotovoltaica. Actualment, l'eficiència mitjana de conversió de panells fotovoltaics se situa entre un 16-17%. Els panells solars amb valors superiors a l'19% es consideren panells d'alta eficiència.
L'eficiència de les plaques solars, la latitud i el clima són els elements que determinen la producció d'una instal·lació d'autoconsum. Com en totes les energies renovables, aquest factor és important per determinar la viabilitat econòmica d'una instal·lació solar ja que la vida útil de les plaques solars és d'entre 25 anys. Algunes, fins i tot arriben als 30 anys.
L'energia fotovoltaica és un tipus d'energia neta que es basa en que l'impacte dels fotons de la llum sobre les cèl·lules fotoelèctriques generen un corrent elèctric.
Quan ens referim a l'eficiència de conversió d'aquest tipus de tecnologia ens referim implícitament a:
-
L'eficiència termodinàmica
-
L'eficiència de separació del portador de càrrega
-
L'eficiència de reflectància i els valors d'eficiència de conducció.
Aquests paràmetres són difícils de mesurar directament, de manera que en el seu lloc es mesuren altres paràmetres, inclosa l'eficiència quàntica, la relació de voltatge de circuit obert i el factor de farciment.
De què depèn l'eficiència d'un panell solar?
L'eficiència d'un panell solar depèn principalment de dos:
-
L'eficiència de la cel·la fotovoltaica: l'eficiència de la cel·la està basada en el seu disseny i el tipus de silici que pot ser d'alta puresa o no.
-
L'eficiència total del panell: aquesta depèn del disseny de la cel·la solar, i de la configuració i la mida de cada tipus de panell fotovoltaic. Aquests valors es poden obtenir de la fitxa tècnica del panell solar.
Com es pot millorar l'eficiència dels panells solars?
Per treure el màxim rendiment dels panells fotovoltaics ha els següents mètodes tècnics per tenir uns panells solars més eficients:
1. Refredament de panell solar
La temperatura influeix en el rendiment d'un panell solar. Aquesta variació es quantifica mitjançant el coeficient de temperatura , que s'expressa com la disminució percentual en la producció per cada augment d'1 grau Celsius des dels 25 graus Celsius.
Per cada grau centígrad que s'augmenta la temperatura de la cèl·lula l'eficiència solar disminueix al voltant del 0,45%. Per evitar la disminució de l'eficiència solar a causa de l'escalfament, es pot aplicar una capa de vidre de sílice visiblement transparent a un panell solar fotovoltaic.
La capa vidre de sílice actua com un cos negre tèrmic que emet calor en forma de radiació infraroja a l'espai. Amb aquesta actuació es pot aconseguir baixar la temperatura de la cel·la fotovoltaica fins a 13 graus centígrads.
2. Promovent la dispersió de la llum en l'espectre visible
Al revestir la superfície de recepció de llum de la cel amb pals metàl·lics de mida nanomètrica, l'eficiència de la cel pot augmentar substancialment. La radiació solar es reflecteix en aquests pals formant un angle oblic a la cel·la.
Aquest canvi de direcció provoca un augment de la longitud del recorregut que pren la llum a través de la cèl·lula solar. Conseqüentment, l'augment del recorregut augmenta el nombre de fotons absorbits per la cèl·lula, i també la quantitat de corrent continu generat.
3. Triar el conductor transparent òptim
El costat il·luminat d'alguns tipus de cèl·lules solars tenen una pel·lícula conductora transparent que permet que la llum solar entri al material actiu i reculli els portadors de càrrega generats.
En termes generals, per a aquest propòsit s'utilitzen pel·lícules amb alta transmitància i alta conductància elèctrica. Hi ha una compensació entre l'alta transmitància i la conductància elèctrica, pel que ha de triar-se la densitat òptima dels nanocables conductors o l'estructura de la xarxa conductora per aconseguir una alta eficiència solar.
4. Utilitzar revestiments i textures antireflectants en el panell solar
Els recobriments antireflectants podrien resultar en una interferència més destructiva de les ones de llum incidents del Sol. Per tant, tota la llum solar seria transmesa al sistema fotovoltaic.
A més, una altra tècnica utilitzada per reduir la reflexió és la texturització, en la qual la superfície d'una cèl·lula solar s'altera perquè la llum reflectida colpegi de nou la superfície.
5. Materials de pel·lícula prima en les cèl·lules solars
En termes de baixos costos i adaptabilitat a les estructures existents, els materials de pel·lícula prima milloren la captació d'energia de les cèl·lules fotovoltaiques.
No obstant això, com els materials són tan prims, no tenen l'absorció òptica que tenen les cèl·lules solars de material a granel.
6. Passivació de la superfície posterior
La superfície posterior d'alumini frena les millores en l'eficiència solar. No obstant això, l'eficiència de moltes cèl·lules solars ha millorat al crear les anomenades cèl·lules passives i emissores de calor passives.
La deposició química d'una pila de capes de passivació dielèctrica de la superfície posterior ajuda a millorar l'eficiència en les cèl·lules solars de silici en més de l'1%.