什么是太阳能电池板的效率?定义和重要性

在一个小时内，太阳提供的能量足够人类文明使用一整年。太阳能电池板最多只能捕获击中它们的太阳能量的四分之一并将其转化为电能——这是自1960年代以来的巨大进步第一种光伏电池它创建于1839年，但目前仍在进行研究，以提高太阳能发电的效率，加速向清洁、可再生能源的过渡。

创建高效的太阳能电池板有很多因素，所以知道要寻找什么可以帮助您节省安装费用，并帮助您随着时间的推移保持效率。然而，请记住，太阳能系统的实际硬件只占屋顶太阳能系统总成本的三分之一(35%)。剩下的是“软成本”，如劳动力、许可和设计。因此，虽然太阳能电池板的效率很重要，但它只是一个更大的组合中的一个元素。

为什么效率很重要

如果你有无限的空间，并且将太阳能电池板安装在地面上，那么效率就不那么重要了，如果你将它们安装在屋顶上，那么充分利用有限的空间是很重要的。更高的效率降低了太阳能系统的总成本，并减少了太阳能业主收回安装成本的时间。生产太阳beplay体育官网电脑能电池板对环境的影响也减少了，因为效率更高的电池板可以更快地偿还最初用于生产电池板的能源，而且生产同样数量的电力需要更少、更高效的电池板。

哪些因素决定太阳能电池板的效率?

太阳能电池将来自太阳的光子(能量包)转换成以伏特为单位的电子电流，因此称为光伏(PV)。通常用于太阳能电池板的光伏电池是由硅晶体制成的，尽管其他元素(如硒和锗)也具有光伏特性。在正确的晶体结构中找到最有效的元素或元素的组合决定了太阳能电池板的效率，但也涉及到其他因素。

反射

如果不进行处理，撞击PV电池的30%或更多的光子将以光的形式反射回来。最大限度地减少反射涉及到涂层和纹理光伏电池吸收而不是反射光，这就是为什么太阳能电池板是深色的。

波长

到达地球的太阳辐射包括大部分的电磁波谱，从x射线到无线电波，其中大约一半的辐射来自紫外线到红外线波段。当波长变短时，光子的能量就会增加，这就是为什么蓝色比红色有更多的能量。设计光伏电池需要考虑这些不同的波长，以最大限度地利用不同波长和不同能级的光子发电。

复合

重组是生成的对立面。当来自太阳的光子被光伏电池吸收时，光子激发晶体中的电子，使它们跳到导电材料上，产生“自由电子”电流(电流)。但如果电子的能量很弱，它重组用另一个电子留下的“空穴”，永远不会离开硅晶体。相反，它释放热量或光，而不是产生电流。

PV电池晶体结构中的缺陷或杂质可以引起重组。然而，晶体中的杂质是电子向特定方向移动所必需的;否则，不产生电流。挑战在于如何在保持电流的同时降低重组水平。

温度

缅因州的奥古斯塔每天大约有4.8个太阳小时，略低于乔治亚州的奥古斯塔每天有5.0个太阳小时。然而，光伏电池在较低的温度下工作得更好，因此缅因州奥古斯塔屋顶上的太阳能板可能比乔治亚州奥古斯塔屋顶上的太阳能板更有效地发电，即使每天都在使用日照较低。

太阳能电池板已经到了极限最大效率根据EnergySage公司的数据，太阳能板的温度在15°C(59°F)到35°C(95°F)之间，但太阳能板本身的温度可以上升到65°C(150°F)。面板将被标记为温度系数，这是在25°C(77°F)以上每升高一度，它们就会失去效率的速率。一个温度系数为-0.50%的面板，每超过25°C一度，效率就会下降0.5个百分点。

如何测试太阳能电池板的效率?

从本质上讲，测试太阳能电池板的效率意味着找出太阳能电池板能够产生的电量与电池板暴露在太阳辐照度之间的比率。测试是这样进行的:

太阳能电池板在25°C下进行测试，并暴露在每平方米1,000瓦(或1千瓦时)的太阳辐照下——即所谓的“标准测试条件”(STC)，然后测量其输出电量。

面板的功率输出额定值(Pmax)，以瓦为单位，是太阳能电池板在STC下设计产生的最大功率。一个标准的住宅面板可能有275-400瓦的输出功率。

例如:在STC下的2平方米面板将暴露在2000瓦的电压下。如果它的功率输出额定值(Pmax)为350瓦，则效率额定值为17.50%。

要计算电池板的效率，那么，Pmax除以电池板的太阳辐照度，然后乘以100%。因此，350 / 2000 = .1750，而.1750 x 100 = 17.50%。

提高效率的技巧

最高效的太阳能电池板未必是你钱的最佳用途。考虑面板的整个系统成本(与“软成本”分开)。考虑到太阳能板的效率，它们在未来25年将产生多少瓦(假设标准测试条件)?你需要多少瓦?也许你正在过度建设，而一个效率较低的系统将以较低的成本满足你的所有需求。

一旦你安装了太阳能系统，要保持电池板的清洁。定期的降雨就可以去除灰尘，但如果你生活在干燥的气候中，一年两次用清水(不要用肥皂，肥皂会留下一层薄膜)去除灰尘和污垢。如果树枝悬在屋顶上，就把它们修剪掉，并清除面板和屋顶之间的任何碎片，因为更大的空气循环可以让面板更凉爽。如果需要的话，获得一个太阳能地役权，以消除附近障碍物的阴影。

太阳能系统自带的软件将以千瓦时(kWh)为单位监测太阳能的输出。如果在其他条件相同的情况下，您发现输出随着时间的推移而下降，请测试您的系统。这些测试需要一个安培表和万用表:咨询专业人士，因为不正确的测试可能会损坏您的面板。

太阳能的未来是光明的

2021年6月，市场上太阳能光伏电池板的最高效率为22.6%，而其他一些制造商的电池效率超过20%。这就是为什么人们正在进行研究，以创造更具商业可行性的更有效的材料组合。钙钛矿或有机光伏电池可能很快就会实现商业化，而更有创意的方法，如人工光合作用即使它们仍处于发展的早期阶段，也要表现出希望。实验室的研究已经生产出了效率接近50%的光伏电池，但将这项研究推向市场是太阳能技术未来的关键。