转换效率是指光伏器件输出的电能与照射到器件上的太阳光功率之比。简单来说,它可以定义为光伏系统将入射太阳能转化为电能的比例。
尽管大多数商用光伏电池的效率为 50% 至 15%,但研究人员已经制造出效率接近 20% 的光伏电池。
影响转换效率的因素有哪些?
光伏电池并不总是能将 100% 的阳光转化为电能。大部分阳光实际上都消失了。太阳能电池转换所接收阳光的能力受到各种设计因素的限制。在设计时考虑这些因素可以实现更高的效率。
1.波长
光子,或者说能量包,是构成光的基本单元,具有多种能量和波长。到达地球表面的太阳光波长范围从紫外线到红外线。当光线照射到太阳能电池表面时,一些光子会被反射,而另一些则会直接穿过。部分被吸收的光子的能量会转化为热能。剩余的光子则拥有足够的能量,能够使电子脱离原子键,从而产生载流子和电流。
2。 温度
低温通常是太阳能电池的最佳工作温度。虽然电流会略有增加,但高温会导致半导体特性发生变化,从而造成电压大幅下降。极端高温还会损害电池和其他组件中的材料,缩短其使用寿命。由于照射到电池上的大部分太阳光都会转化为热量,因此有效的热管理可以提高效率和延长使用寿命。
3.反思
通过减少电池表面反射的光量,可以提高电池效率。例如,未经处理的硅会反射超过30%的入射光。抗反射涂层和纹理表面可以降低反射率。深蓝色或黑色通常表示电池效率较高。
如何确定转换效率?
为了估算电池的发电量,研究人员会评估光伏(PV)器件的性能。电流和电压共同产生电能。电流和电压之间的关系可以衡量光伏器件的电气特性。如果将特定的“负载”电阻连接到器件的两个端子上,则电池或组件产生的电流和电压会根据欧姆定律发生变化(导体中两点之间的电流与两点之间的电势差成正比)。效率的测定方法是:在保持电池温度恒定且光照强度恒定的条件下,测量不同负载电阻下产生的电流和电压。



