¿Eficacia máxima de un panel solar a una frecuencia y temperatura determinadas?

Question

Hablé con un profesor sobre los paneles solares y su eficiencia. Al parecer, la principal razón por la que los paneles solares no son tan eficientes es porque sólo pueden aceptar un único tamaño de entrada de energía. Todo lo que está por debajo se ignora y todo lo que está por encima sólo da la energía de ese único límite.

Es decir, digamos que el límite es 1W. Un fotón con una energía de 0,999W no daría ningún voltaje. Un fotón con una energía de 10W daría el mismo voltaje que un fotón de 1W.

¿Significa esto que puedo obtener una eficiencia muy alta de una fuente de luz con una frecuencia específica? Por ejemplo, una calculadora alimentada por energía solar en una habitación con sólo luces de sodio. ¿Cómo de alta?

¿Cómo varía la eficiencia en función de la cantidad de luz o la temperatura de la célula solar? ¿Qué tal una cantidad de luz extremadamente pequeña, como 1nW, cerca de 0K?

Esto podría ser terriblemente erróneo, ya que había una gran barrera lingüística entre nosotros. Quiero aprender, así que, por favor, señálame cualquier error.

Answer 1

En teoría, podrías conseguir casi $100\%$ de una célula solar expuesta a la luz con la energía de los fotones justo por encima de la banda prohibida. Cada fotón absorbido genera un electrón de casi la misma energía. El problema es que sólo hay un número limitado de bandas prohibidas disponibles, por lo que hay que encontrar una fuente de luz con la longitud de onda correcta para que coincida con una de ellas. La intensidad de la luz no cambia la eficiencia, sólo la potencia que se puede obtener de la célula. En un rango amplio, si se duplica la intensidad, se puede generar el doble de energía.

La energía de un fotón se mide en unidades de energía: eV, ergs, julios. Los vatios son potencia, o energía/tiempo.