什么是太阳能电池板效率?的定义和重要性

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照射到它们的太阳能量的四分之一，并将其转化为电能——这是自2000年以来的一大进步第一个光伏电池它诞生于1839年，但目前仍在研究如何提高太阳能发电的效率，加速向清洁、可再生能源的过渡。

要制作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你节省安装费用，并帮助你长期保持效率。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，但它只是更大的组合中的一个元素。

为什么效率问题

如果你有无限的空间，并且把太阳能电池板安装在空地上，那么效率就不那么重要了，如果你把它们安装在屋顶上，最重要的是利用有限的空间。更高的效率降低了太阳能系统的总体成本，减少了太阳能用户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生产太阳能电池板所使用的能源，而且需要生产更少、更高效的电池板来产生同样数量的电力。

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)转换成电子电流，以伏特为单位，因此被称为光伏(PV)。通常用于太阳能电池板的PV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。找到最有效的元素或在正确的晶体结构中的元素组合决定了太阳能电池板的效率，但其他因素也涉及到。

反射

如果不进行处理，30%或更多的光子撞击PV电池将以光的形式反射回来。尽量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了大部分的电磁波谱，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。随着波长变短，光子的能量增加，这就是为什么蓝色比红色有更多的能量。设计PV电池需要考虑到这些不同的波长，以最大化利用不同波长和不同能级的光子发电的效率。

复合

重组与生成相反。当来自太阳的光子被PV电池吸收时，光子会激发晶体中的电子，使它们跳到导电材料上，产生“自由电子”(电)的电流。但如果电子的能量很弱，它重组另一个电子留下的“空穴”永远不会离开硅晶体。相反，它释放热或光而不是产生电流。

PV电池晶体结构中的缺陷或杂质会导致重组。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。挑战是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的日照时间大约为4.8小时，略低于乔治亚州的奥古斯塔每天的日照时间5.0小时。然而，PV电池在较低的温度下工作得更好，所以缅因州奥古斯塔屋顶上的电池板可能比乔治亚州奥古斯塔屋顶上的电池板更有效地发电，即使他们每天都在使用日晒更低。

太阳能电池板已经到了极限最大效率根据EnergySage的数据，太阳能电池板的温度在15°C(59°F)到35°C(95°F)之间，但电池板本身可以上升到65°C(150°F)。面板将标有温度系数这是它们在25°C(77°F)以上每升高一度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℃，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?

从本质上说，测试太阳能电池板的效率意味着找到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的条件下进行测试，并暴露在每平方米1000瓦(或1千瓦时)的太阳辐射下，这就是所谓的“标准测试条件”(STC)，然后测量它们的电能输出。

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

举个例子:STC下一个2平方米的面板将暴露在2000瓦的电压下。如果它的功率输出额定值(Pmax)为350瓦，那么它的效率额定值为17.50%。

要计算太阳能电池板的效率，用Pmax除以太阳能电池板的太阳辐照度，然后乘以100%。350 / 2000 =。1750。1750 x 100 = 17.50%

提高效率的贴士

最有效的太阳能电池板可能并不是最有效地使用了你的钱。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，在未来25年(假设标准测试条件)，它们将产生多少瓦?你需要多少瓦?也许你过度建造了，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，请保持电池板清洁。定期降雨可以起到清除灰尘的作用，但如果你生活在干燥的气候，每年用两次清水(不要用肥皂，肥皂会留下一层薄膜)来清除灰尘和污垢。如果树枝挂在屋顶上，修剪掉它们，并清除面板和屋顶之间的任何碎片，因为更大的空气流通可以使面板更凉爽。如果需要，获得太阳能地役权，从附近的障碍物移走阴影。

太阳能系统自带的软件将以千瓦时(kWh)为单位监测其输出。如果您发现输出随着时间的推移而下降，在其他条件都相同的情况下，请测试您的系统。这些测试需要安培计和万用表:咨询专业人士，因为不正确的测试可能会损坏面板。

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是22.6%，而其他一些制造商的电池超过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商业化，而更有创意的方法，如人工光合作用展现出希望，即使它们还处于发展的早期阶段。实验室的研究已经生产出了效率接近50%的光伏电池，但将这项研究投入市场是太阳能技术未来的关键。