Spørsmål:
Hvor mye mindre effektiv er en solcellelader når den er på bilens dashbord i stedet for i direkte sollys?
Charlie Brumbaugh
2017-08-31 00:18:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ved bilcamping bruker jeg en solcellelader for å lade elektronikken min. Noen ganger kan jeg plassere den utenfor, og andre ganger vil jeg holde den på dashbordet for å lade ting.

Jeg kan fortelle at det er mindre effektivt å sette den på dashbordet, men jeg lurer på hvor mye?

En ytterligere effekt er at du har flere valg av vinkel når du ikke bare slipper den på dashbordet, men vinkler den for å fange solen. Projiser bildet av panelet langs solens akse, så ser du hvor mye mindre det blir. Eventuelle skygger (f.eks. Fra dørstolper eller bakspeil) er også dårlige.
Tre svar:
QuantumBrick
2017-08-31 01:14:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bør ikke være mindre effektiv i det hele tatt - eller i det minste omtrent like effektiv.

Solcellepaneler genererer energi ved å bruke båndgapstrukturen som ligger i halvledermaterialene. Dette betyr at, for å generere strøm, må du løsne et elektron fra valensbåndet til lederbåndet, og lovene til kvantemekanikk sier at dette bare kan skje hvis fotonet som treffer elektronet har en energi med i det minste båndgapspotensialet. Det er også en øvre grense gitt av spredningsamplituden: Hvis dette fotonet har for mye energi, er sannsynligheten for at det "treffer" et elektron veldig veldig lite.

På engelsk: solcellepaneler fungerer med lys som er midt i spekteret (mellom UV / gamma og radio / infrarød), som inkluderer det vi kaller synlig . Vindruter er gjennomsiktige, noe som betyr at de nesten ikke filtrerer synlig lys (ellers ville de være svarte). Med et ord: solpanelet ditt bak et frontrute er like effektivt som øynene dine bak et frontrute.

Rediger: takket være ChrisHs kommentarer, kan vi kvantitativt få en idé om dette lille effektivitetstapet. På grunn av optiske spredningseffekter er synet ditt sannsynligvis 5 ~ 10% dårligere bak en frontrute, noe som betyr at solcellepanelet også vil være 5 ~ 10% mindre effektivt.

To ord: Fresnel refleksjon. Du mister rundt 5-10% ved hvert luft-glass-grensesnitt
@ChrisH Det er et veldig, veldig, veldig bra poeng. Jeg var så fokusert på den kvante delen av den som glemte det optiske. Du har helt rett: effektiviteten tapt hvis det skyldes at en del av den innkommende bølgen er spredt og reflektert. Dette skal imidlertid ikke være så høyt som 5%. Vindruter er laget for å blokkere synlig lys så lite som mulig.
Se den første grafen rett over seksjonsoverskriften på [wikipedia] (https://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_equations#Special_cases). Glass har en brytningsindeks på ca. 1,5. For sollys kan du anta gjennomsnittet av de to polarisasjonene
Du har et godt poeng. Bare husk at frontruter ikke er laget av glass. De er vanligvis laget av polykarbonatlag, akryl og sikkerhetsglass. Dette betyr at, i motsetning til det jeg sa tidligere, kan deres brytningsindeks faktisk være høyere enn 1,5 ...
Plasten som er brukt er nær nok n = 1,5 til at vi kan anta det samme for alle lag, og behandle grafen på wikipedia som direkte relevant. Ettersom du allerede har dekket så mye av fysikken i svaret ditt, så vil du legge til dette, eller vil du helst at jeg skriver det opp?
Jeg vil definitivt legge til dette som en P.S. Jeg gjør det akkurat nå.
Olin Lathrop
2017-08-31 18:40:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, solcellepanelet vil være litt mindre effektivt på dashbordet enn utenfor fordi:

  1. Bølgelengder absorbert av frontruten . Vindskjermen absorberer mest UV, noe som fortsatt bidrar til solcellepanelets ytelse når den er tilstede.

  2. Lysdemping på grunn av luft / glassgrensesnitt . Glasset vil alltid reflektere noe lys. Tenk på det slik. Du kan se solrefleksjonen i frontruten hvis du ser på den utenfra. Det reflekterte lyset kommer åpenbart ikke til å treffe solcellepanelet.

  3. Lysdemping på grunn av frontruten vinkel . Når frontruten vender direkte mot solen, reflekteres relativt lite av sollyset. Men når sollyset treffer frontruten i en blikkvinkel, reflekteres en betydelig brøkdel av lyset og overføres derfor ikke dit det treffer solpanelet.

  4. Redusert paneleffektivitet på grunn av temperatur . Effektiviteten til solcellepaneler går ned med økt temperatur og blir 0 ved omtrent 150 ° C. Vanligvis vil det være mer luftstrøm rundt et panel som er av seg selv utenfor enn inne i bilen på dashbordet. Også det omkringliggende dashbordet blir varmet opp av sollyset, som varmer luften rundt panelet, som varmer panelet mer.

Med alle disse effektene sammen, ville det er ikke overraskende å se at produksjonen av panelet faller med halvparten i noen tilfeller.

Mick
2017-08-31 11:13:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, en solcellelader vil være mindre effektiv når du setter den på dashbordet i stedet for utenfor av et par grunner som jeg kan tenke på på forhånd i tillegg til de optiske effektene som allerede er nevnt.

Noen av strømproduksjonen kommer fra UV-fotoner. Foton for foton, en UV-foton har mer energi enn et synlig lys-foton fordi den har en høyere frekvens (fotoelektrisk effekt - energi er proporsjonal med frekvens). Glass er en veldig effektiv UV-blokkerer, så du mister en del av spekteret.

Solceller presterer generelt dårligere ved høyere temperaturer. En bilstrek vil ofte ha en høyere temperatur (noen ganger betydelig høyere) enn utetemperaturen, så ytelsen (konverteringseffektivitet) vil bli svekket når den blir varmere.

Som du allerede har sett, vil effektiviteten er mindre når solladeren er på dashbordet. Du må sannsynligvis gjøre noen sammenligninger med forskjellige forhold for å finne ut hvor mye.



Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 3.0-lisensen den distribueres under.
Loading...