Upały nie służą fotowoltaice. Zbyt wysoka temperatura zmniejsza ich wydajność

Wydawać by się mogło, że dla paneli fotowoltaicznych upalna, słoneczna pogoda to idealne warunki do produkcji ogromnej ilości energii. Niestety to nie do końca prawd bo, o ile promieniowanie słoneczne jest kluczowe do produkcji energii z PV, o tyle wysokie temperatury jej nie służą.
 
Wynika to z faktu, że ogniwa PV są wykonane z krzemu, który przewodzi energię elektryczną, ale w wysokich temperaturach absorbuje mniej światła. Optymalna temperatura dla fotowoltaiki wynosi 25 stopni Celsjusza, a każdy stopień powyżej niej powoduje ubytek wydajności od 0,3 do 0,5 procent.
 
Dlaczego temperatura powietrza jest tak ważna dla ogniw PV?
 
Temperatura odgrywa kluczową rolę w wydajności ogniw fotowoltaicznych. Ich sprawność jest pochodną zdolności do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną, a na tę wydajność bezpośrednio wpływa temperatura pracy ogniwa.
 
Kiedy ogniwo fotowoltaiczne jest wystawione na działanie światła słonecznego, część energii słonecznej jest przekształcana w energię elektryczną w wyniku efektu fotowoltaicznego, a pozostała część energii jest absorbowana w postaci ciepła.
 
Wraz ze wzrostem temperatury ogniwa spada wydajność procesu konwersji fotowoltaicznej. Dzieje się tak, ponieważ właściwości elektryczne materiałów półprzewodnikowych stosowanych w ogniwach fotowoltaicznych, takich jak krzem, zależą od temperatury.
 
W wyższych temperaturach zwiększona energia cieplna w materiale półprzewodnikowym powoduje wzbudzenie większej liczby elektronów i ich losowe przemieszczanie, co prowadzi do wyższej rezystancji elektrycznej i zmniejszenia napięcia wyjściowego. W rezultacie ogólna wydajność ogniwa fotowoltaicznego maleje wraz ze wzrostem temperatury. Ta utrata wydajności wywołana temperaturą jest podstawową cechą ogniw fotowoltaicznych i ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu i działaniu systemów fotowoltaicznych.
 
Przed negatywnym wpływem temperatury na PV można się częściowo chronić

Jednocześnie istnieje kilka czynników, które mogą decydować o tym jak temperatura wpływa na działanie ogniw PV.  Na przykład niektóre materiały mogą być bardziej odporne na straty wydajności w wyższych temperaturach w porównaniu do innych. Warunki instalacji również odgrywają rolę w wpływie temperatury na wydajność ogniw fotowoltaicznych. System montażu, kąt nachylenia i orientacja paneli fotowoltaicznych determinują ilość ciepła, które pochłaniają lub rozpraszają. Ponadto czynniki takie jak zacienienie, układ wiatru i bliskość powierzchni odbijających światło mogą wpływać na środowisko termiczne wokół ogniw fotowoltaicznych, a co za tym idzie na ich temperaturę, a w konsekwencji wydajność.

Stąd istotna będzie jakość kupionych paneli i sposób montażu. Panele powinny mieć zapewniony przepływ powietrza, co je chłodzi, dlatego lepiej instalować je w pewnej odległości od powierzchni dachu. Najlepsze pod tym względem są instalacje naziemne, bo wówczas przewiew jest gwarantowany.
 
Jednak mimo upałów, które powodują straty w wydajności fotowoltaika i tak wytwarza najwięcej energii latem, co wynika z długich godzin nasłonecznienia.