¡Este es un experimento que puedes hacer en tu cabeza! ¿Debemos?
[EDITANDO PRÓXIMAMENTE – Acabo de notar que rodeaste la celda en lugar de cubrirla]
Lo siguiente es para “pelota en la parte superior de la celda – ventana en la parte superior de la pelota”
Supongamos que se refiere a una esfera sólida de vidrio (en lugar de una habitación redonda de vidrio con un agujero en la parte superior y un agujero en la parte inferior). Y que la fotocélula es una célula de silicio (pero cualquier célula podría hacerlo en general).
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La esfera de vidrio podría captar la luz (e incluso hay un dominio de óptica basada en esferas: óptica esférica). Son geniales porque son bastante fáciles de hacer (solo sigue moliendo uniformemente los bits no redondos y tienes una esfera). Son básicamente una lente convexa doble. Por eso es razonable preguntarse. Pero tienes la sensación de que hay algo en lo grande que es la bola frente a lo grande que es la fotocélula. ¡Buen pensamiento! El tamaño de la esfera de vidrio sin que altere la “abertura en la parte superior” podría ser mayor que la fotocélula y, dependiendo de dónde coloque la celda, podría tener más luz convergiendo en la celda de lo que sería sin la esfera que recolecta la luz de una celda más grande zona…
Este agujero que agregaste a la parte superior mantendrá la cantidad de luz en el punto de partida (de este sistema imaginario) igual a la cantidad que habría golpeado la celda si solo estuviera sentada encima de la esfera … Un buen manera de descifrar qué influye en qué.
Ya deberías sospechar que la esfera podría no ayudar porque cualquier parte adicional entre la célula y el sol desnudo absorberá y dispersará otros rayos … No hay sistemas de transmisión perfectos.
Ahora que discutimos las pérdidas en el lente, podemos considerar la luz que entra a través de la esfera y sale en el lugar con la célula solar. El primer problema es menos luz (por las pérdidas de transmisión) (y la mayoría de las fotocélulas son menos eficientes con menos luz, lo que significa que convierten cantidades de fotones proporcionalmente más bajas en una corriente cuando reciben menos luz y proporcionalmente más cuando hay más luz).
La irregularidad de la luz después de la esfera es otro problema que ha generado con su dispositivo: si la esfera tiene un radio pequeño en relación con el ancho de la celda, entonces colocará la luz en un área más pequeña de la celda. A la mayoría de las fotocélulas no les gusta la iluminación desigual y esta eficiencia de impacto: para una celda dada, si todos los fotones aterrizan en la mitad de la superficie de la celda (medio sombreada) funcionará menos bien que si toda la celda tiene una iluminación uniforme. La iluminación más uniforme vendría si tuviera una esfera MUY grande en relación con el ancho de la celda. ¿Por qué? Cuanto más grande es, más se parece la sección en la celda a un plano (y en la “ventana”), más se parece a una simple ventana para esa pequeña área de la esfera. Solo una ventana muy gruesa. Entonces la luz no se dobla ni se concentra mucho.
Si la ventana era más grande que la celda y la celda estaba “bien ubicada” en el área focal de la lente, entonces podría obtener más luz sobre la celda que la que de otro modo vendría y la celda podría convertirse más y dentro de los límites (la temperatura es un problema ) probablemente será más eficiente (un poco).
Hay otras formas que requieren menos espacio y material, pero no preguntaste por ellas.
Prueba dos:
Si la celda se proyecta dentro de la esfera de vidrio (un trabajo difícil) y la abertura de la ventana está directamente entre la celda y el sol … entonces la imagen del sol sería más pequeña que la celda y estaría iluminada de manera desigual. Esto dificulta el rendimiento. Lo mismo es cierto para una cúpula de vidrio circular con una ventana del mismo tamaño que la celda.