ظرفیت تبدیل فوتوالکتریک کارآمد و پایداری پانل های خورشیدی تک کریستالی به طور گسترده در سیستم های مختلف تولید انرژی خورشیدی استفاده می شود. اثر فتوولتائیک اصل اصلی صفحات سیلیکونی تک کریستالی برای تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی است. با این حال، کارایی اثر فتوولتائیک تحت تأثیر عوامل زیادی قرار دارد. در ادامه به عوامل اصلی موثر بر اثر فتوولتائیک صفحات خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی پرداخته خواهد شد.
1. شدت نور مستقیم ترین عامل موثر بر کارایی اثر فتوولتائیک است. هر چه شدت نور خورشید بیشتر باشد، فوتون های بیشتری وجود دارد که می تواند الکترون های بیشتری را تحریک کند و جریان بیشتری تولید کند. شدت نور معمولاً تحت تأثیر زمان، آب و هوا، فصل و موقعیت جغرافیایی است. تغییرات در شدت نور خورشید به طور مستقیم بر راندمان تبدیل فتوولتائیک پانل ها تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در یک روز صاف، شدت نور قوی است و پانل ها می توانند برق بیشتری تولید کنند. در یک روز ابری یا ابری، شدت نور ضعیف شده و ظرفیت تولید برق به همین ترتیب کاهش می یابد.
2. اثر دما بر اثر فتوولتائیک پیچیده تر است. اگرچه عملکرد پانل های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی در دماهای بالا نسبتاً پایدار است، دمای بیش از حد بالا منجر به کاهش راندمان تبدیل فتوولتائیک می شود. دمای بالا باعث افزایش حرکت حرارتی الکترون ها در مواد سیلیکونی، افزایش تلفات نوترکیبی الکترون ها و در نتیجه کاهش جریان خروجی پانل می شود. به طور کلی، بازده پانل های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی در حدود 25 درجه سانتیگراد بهترین است و بازده تبدیل فوتوالکتریک ممکن است به ازای هر 1 درجه سانتیگراد افزایش دما بین 0.4 تا 0.5 درصد کاهش یابد.
3. پاسخ طیفی به حساسیت پنل های خورشیدی به نور با طول موج های مختلف اشاره دارد. پنل های خورشیدی سیلیکونی تک بلوری پاسخ طیفی خوبی به ناحیه نور مرئی (حدود 400-700 نانومتر) دارند، اما پاسخ آنها به نور مادون قرمز و فرابنفش نسبتا ضعیف است. فوتون های طیف های مختلف اثرات تحریک متفاوتی بر روی الکترون ها دارند، بنابراین پاسخ طیفی بر بازده کلی اثر فتوولتائیک تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در یک منطقه با طول موج خاص از طیف، پانل ممکن است بازده تبدیل فوتوالکتریک بالاتری را نشان دهد، در حالی که در مناطق دیگر ممکن است کمتر باشد.
4. راندمان تبدیل فوتوالکتریک پانل های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی نیز تحت تأثیر کیفیت مواد است. مواد سیلیکونی تک کریستالی با خلوص بالا دارای چگالی نقص کمتر و تحرک حامل بالاتری هستند که به کاهش از دست دادن نوترکیبی الکترون ها و بهبود کارایی اثر فتوولتائیک کمک می کند. به طور نسبی، مواد سیلیکونی با دوپینگ ناهموار یا ناخالصی های بیش از حد ممکن است بر عملکرد اثر فتوولتائیک تأثیر بگذارد و باعث کاهش کارایی پانل شود. بنابراین، اطمینان از کیفیت بالای مواد سیلیکونی برای بهبود اثر فتوولتائیک بسیار مهم است.
5. فرآیند تصفیه سطح پانل نیز بر کارایی اثر فتوولتائیک تأثیر می گذارد. سطح پانل سیلیکونی تک کریستالی معمولاً با یک فیلم بازتابنده درمان می شود تا از دست دادن بازتاب نور کاهش یابد و ظرفیت جذب نور بهبود یابد. علاوه بر این، تمیزی سطح پانل نیز عامل مهمی است. گرد و غبار، کثیفی یا سایر آلاینده ها ممکن است مانع قرار گرفتن در معرض نور شوند و در نتیجه بر راندمان تبدیل فوتوالکتریک تأثیر بگذارند. بنابراین، تمیز کردن و نگهداری منظم سطح پانل می تواند عملکرد تولید برق آن را به طور موثر بهبود بخشد.
6. زاویه نصب و جهت پانل خورشیدی تاثیری بر اثر فتوولتائیک دارد که نمی توان آن را نادیده گرفت. زاویه شیب بهینه پانل به عرض جغرافیایی محل نصب و مسیر حرکت خورشید بستگی دارد. با تنظیم زاویه شیب و جهت پانل، می توان نور خورشید را به حداکثر رساند، شدت نور و کارایی اثر فتوولتائیک را بهبود بخشید. در فصول و دوره های زمانی مختلف، تنظیم زاویه پنل می تواند دریافت نور را بهینه کرده و تولید برق را بیشتر کند.
