تعريف كفاءة الخلايا الشمسية:
على أنها نسبة إنتاج الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الساقطة على الشمس. بمعنى آخر، هي نسبة ضوء الشمس التي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.
معادلة كفاءة تحويل الخلية كالاتي:
كفاءة تحويل الخلية = الطاقة الكهربائية الناتجة عن التحويل \ طاقة الضوء المسلط على الخلية
يتضمن حساب كفاءة الخلايا الشمسية ثلاثة متغيرات رئيسية :
- طاقة الإشعاع الشمسي الساقط .
- مساحة الخلايا الشمسية .
- كفاءة الخلايا الشمسية .
حساب كفاءة اللوح الشمسي:
تقاس كفاءة الألواح الشمسية في المعاهد والمختبرات تحت ظروف الاختبار القياسية (STC)، عند درجة حرارة 25 درجة مئوية .
ويتم حساب كفاءة اللوح الشمسي بتقسيم قدرة اللوحة على مساحة اللوح في 1000 واط لكل متر مربع كالتالي:
كفاءة اللوح الشمسي= (قدرة اللوح الشمسي بالواط لكل متر مربع ÷ 1000) × 100%
تتأثر كفاءة الخلايا الشمسية ايضا بعدة من ضمنها التغير في درجة الحرارة ومستوى الإشعاع الشمسي ونوع الخلية والترابط بين خلايا اللوح الشمسي.
العوامل التي يؤثر على كفاءة الألواح الشمسية :
درجة الحرارة :
درجات الحرارة المرتفعة عموماً يتأثر أداء الألواح الشمسية بشدة بدرجة الحرارة . تقلل من كفاءة الألواح الشمسية ، في حين تميل درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادتها .
ومع ذلك ، فإن التأثير يختلف بناء على نوع الخلية الشمسية المحدد .
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على كفاءة الألواح الشمسية. لذلك ، من الضروري أن تختار اللوحة التي تناسب مناخك بشكل أفضل.
شدة ضوء الشمس :
تعتبر شدة الشمس من العوامل التي تؤثر على كفاءة الألواح الشمسية. خاليا الألواح الشمسية هي الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء.
يمكن أن تؤثر شدة الشمس على كفاءة هذه الخلايا.
تكون الخلايا الكهروضوئية أكثر كفاءة عندما تتعرض لأشعة الشمس المعتدلة. تقل كمية الكهرباء التي تنتجها الخلايا عندما يكون هناك الكثير أو القليل جدًا من ضوء الشمس.
تم تجهيز أنظمة الألواح الشمسية بأجهزة تظليل للحفاظ على الخلايا في النطاق الأمثل. وهذا للتأكد من كفاءتها.
يمكن لهذه الأجهزة تحسين كفاءة الألواح الشمسية بشكل كبير من خلال ضمان مستويات ثابتة من ضوء الشمس.
التظليل :
تكون خلايا الألواح الشمسية أكثر كفاءة عندما تتعرض لأشعة الشمس المباشرة. التظليل من الأشجار أو المباني أو غيرها من الأشياء يمكن أن يقلل من كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الخلايا. وهذا بدوره يقلل من كمية الكهرباء المنتجة.
قد يؤدي التظليل في بعض الأحيان إلى ظهور نقاط ساخنة في الخلايا، مما قد يؤدي إلى تلف دائم.
لضمان حصول الألواح الشمسية الخاصة بك على كمية وافرة من ضوء الشمس طوال اليوم، يعد اختيار موقعها بعناية أمرا بالغ الأهمية.
إذا لم يكن من الممكن تجنب التظليل، فإن استخدام الألواح الشمسية المتخصصة يمكن أن يساعد في تقليل تأثير التظليل.
الظروف المناخية :
تتأثر كفاءة الألواح الشمسية بشدة بالظروف المناخية. تصل الألواح الشمسية إلى أقصى قدر من الكفاءة عندما يتم وضعها بشكل عمودي على أشعة الشمس.
تكون الألواح الشمسية أكثر فعالية عندما تكون الشمس فوق الرأس مباشرة، لكن هذه ليست حالة شائعة في معظم مناطق العالم.
تتأثر فعالية الألواح الشمسية بزاوية الشمس. عندما تكون الشمس منخفضة في السماء، يجب أن يسافر ضوء مسافة أكبر من الغلاف الجوي للوصول إلى الألواح.
يمكن أن تنخفض كفاءة الألواح الشمسية عندما يتم تشتيت جزء من ضوء الشمس أو امتصاصه قبل وصوله إلى الألواح.
يمكن أن يكون للسحب أيضا تأثير مماثل، ولكن ليس بنفس القوة.
الألواح الشمسية مظللة جزئيا بالأشجار، مما يقلل من كمية ضوء الشمس التي تتلقاها. ومع ذلك، يساعد الظل أيضا على تبريد الألواح، مما يجعلها أكثر كفاءة.
