Warum können Solarmodule nicht 1 kW pro 1 Quadratmeter erzeugen? Dies ist die Energie der Sonnenstrahlung pro Quadratmeter auf der Erde, aber Sonnenkollektoren kommen dem nicht nahe. Warum können wir nicht all diese Energie einfangen? Wohin fließt der Rest der Energie?
Der Wikipedia-Artikel über den Wirkungsgrad von Solarzellen gibt eine Reihe von Gründen dafür an, dass Solarzellen weniger als 100 % effizient sind. Eine der großen ist die thermodynamische Grenze – ein Photon mit weniger Energie (längerer Wellenlänge) als die Bandlücke des Siliziums kann kein Elektron erzeugen und eines mit höherer Energie kann nur so viel Spannung wie die Bandlücke erzeugen. Selbst wenn Sie die Bandlücke wählen könnten, begrenzt dies die Effizienz auf 34 %. Es gibt viele weitere, kleinere Faktoren, die den Gesamtwirkungsgrad des Moduls auf etwa 20 % reduzieren.
Kein Energieumwandlungsprozess wird mit 100 % Effizienz abgeschlossen. Mit Sonne, Benzin oder Kernenergie wird keines davon Strom zu 100 % der gesamten potenziell verfügbaren Energie erzeugen.
Diese Zahl von 1KW/m^2 ist für die gesamte verfügbare Lichtenergie korrekt? Aufgrund der Funktionsweise von Solarmodulen (ich glaube nicht, dass ich über ausreichende Kenntnisse verfüge, um direkt über diesen Teil zu sprechen) werden Solarmodule auf bestimmte Wellenlängen abgestimmt, um die Leistung zu maximieren. Sie können einfach nicht über das gesamte Sonnenspektrum effizient absorbieren. Die Wellenlängen außerhalb des Zielbandes werden entweder als Wärme reflektiert oder absorbiert. Außerdem geht aufgrund des Innenwiderstands etwas Energie verloren. Etwas, das dieses Problem verschlimmert, ist, dass Solarmodule beim Aufheizen an Effizienz verlieren, daher ist es sehr wichtig, sie relativ kühl zu halten.
Es gibt andere Faktoren, wie z. B. ihr Verhalten unter tatsächlicher Last und wie Dinge wie MPPTs ins Spiel kommen, aber ich denke, ich habe den Kern der Frage behandelt.
Graphentheorie
Ross Millikan