Saya sudah lama bertanya-tanya tentang pertanyaan ini. Dengan asumsi sebuah kasus yang ideal, energi dari foton yang mengenai sel surya diubah menjadi energi listrik seperti yang dijelaskan oleh persamaan:
di mana adalah frekuensi foton. Menggunakan lensa tidak akan meningkatkan frekuensi foton, sehingga tidak ada listrik tambahan yang dihasilkan.
Apakah saya benar dalam berpikir bahwa tidak ada listrik tambahan yang akan dihasilkan oleh sel surya ketika lensa digunakan untuk memfokuskan cahaya pada mereka?
Jawaban:
Persamaan Anda sebagian benar. Anda telah menghitung energi per foton ( ), tetapi Anda mengabaikan jumlah foton. Itu sebabnya unit tidak cocok (daya adalah energi per unit waktu, sementara Anda hanya punya energi untuk setiap foton).ℏν
Daya ideal (energi per satuan waktu) tergantung pada luas panel surya, , jumlah foton yang mengoyaknya per satuan waktu ( Φ ) dan energi setiap foton, E , sehingga W I d e a l = A p ⋅ Φ ⋅ E .Ap Φ E WIdeal=Ap⋅Φ⋅E
Lensa atau cermin dapat memfokuskan cahaya (fluks foton) ke area kecil. Dalam kondisi yang sangat ideal, area lensa ( ), akan menggantikan A p dalam rumus di atas. Jadi, jika lensa lebih besar dari panel surya, dapat menangkap fluks foton yang lebih besar dan mengarahkannya ke panel, meningkatkan daya.AL Ap
sumber
Ya, meningkatkan pencahayaan pada sel surya dengan menggunakan lensa atau cermin meningkatkan output daya listrik.
Namun, ada beberapa faktor pembatas. Efisiensi sel surya turun dengan suhu. Arus tetap kira-kira sebanding dengan fluks foton, tetapi tegangan rangkaian terbuka turun karena persimpangan semikonduktor dipanaskan. Namun, lebih banyak fluks menghasilkan lebih banyak daya, meskipun tidak cukup linear.
Teruskan, dan sel surya menjadi sangat panas sehingga semikonduktornya tidak lagi berfungsi seperti semikonduktor. Itu sekitar 150 ° C untuk silikon. Jika Anda dapat menjaga sel tetap dingin, Anda dapat menekannya dengan fluks foton yang lebih tinggi. Namun, efek non-linear lainnya mulai menghalangi dan Anda mulai mendapatkan hasil yang semakin berkurang pada tingkat fluks yang tinggi.
sumber
Semakin besar kerapatan foton pada frekuensi yang diinginkan, semakin besar kekuatan foton menggairahkan elektron semikonduktor ke orbital energi yang lebih tinggi ke celah pita dan seterusnya. Karena itu, seperti yang dinyatakan Olin, kenaikannya tidak linear. Akhirnya saat suhu meningkat, intensitas foton yang meningkat menghasilkan kenaikan daya yang semakin berkurang.
Saran saya adalah menggunakan filter lensa dan metode lain untuk menolak panjang gelombang foton yang tidak menguntungkan. Kami hanya ingin foton dari panjang gelombang yang disetel untuk membangkitkan elektron di celah-pita untuk semi-konduktor tertentu.
Setiap foton yang tidak melakukan ini hanya menyebabkan peningkatan suhu. Jadi, Anda ingin meningkatkan kerapatan foton hanya foton yang relevan.
Anda benar-benar dapat mendinginkan susunan surya dengan heat sink aluminium di bawahnya yang mengalirkan air melalui mereka untuk keperluan pemanas air. Saya melihat pengaturan seperti itu di pameran dagang. Itu oleh perusahaan Spanyol tetapi saya tidak ingat namanya. Pengaturan ini menggabungkan tenaga surya untuk listrik dan pemanas air konvektif.
sumber
Sebuah cara baru untuk mengubah tenaga surya telah ditemukan di Universitas Michigan. Silakan periksa: https://phys.org/news/2011-04-solar-power-cells-hidden-magnetic.html
Ini menggunakan komponen magnetik cahaya yang memanifestasikan dirinya ketika cahaya intensitas tinggi melewati bahan transparan tapi non-elektrik, kaca misalnya. Lampu harus difokuskan ke intensitas 10 juta watt per sentimeter persegi. Sinar matahari tidak sekuat ini sendiri, tetapi bahan baru sedang dicari yang akan bekerja pada intensitas yang lebih rendah.
Konsentrasi cahaya Anda menggunakan lensa dan cermin memiliki potensi terbatas untuk mengekstraksi lebih banyak energi dari sel surya konvensional, tetapi tentunya akan meningkatkan energi listrik dengan metode baru ini.
sumber