太陽能板 : 太陽能電池板的效率如何？

影響太陽能電池板效率的因素

今天大多數太陽能電池板的能效等級為 11% 到 15%，這是太陽能轉化為可用電力的百分比。

雖然這似乎只是一小部分，但太陽能技術不斷進步，現代面板可以滿足大多數住宅和商業需求的能源需求。

研究人員一直致力於提高當今太陽能技術的性能。

科學家們現在通過使用經過調整以收集電磁波譜上不同波長光的多結電池，實現了 40% 的創紀錄性能。

如果您的屋頂較小且空間有限，則更高效的太陽能電池板可能是您的最佳選擇。

由於它們的效率更高，這些面板可能會稍微貴一些，但它們仍然可以滿足您的能源需求。

但是，如果您有更多空間，則可以使用效率較低且價格較低的面板來滿足能源需求，從而節省安裝費用。

考慮面板的總成本以及千瓦輸出可以幫助您確定最適合您的安裝。

並非所有撞擊光伏電池的太陽能都轉化為電能。

大部分都丟失了。太陽能電池板設計中的各種因素有助於電池轉換其收集的陽光的能力。

通過考慮以下因素進行設計可以提高性能：

頻率

光由具有廣泛波長和能量的光子或能量包組成。

到達地球表面的太陽光頻率範圍從紫外線到可見光再到紅外線。

當光線照射到太陽能電池板的表面時，一些光子會被反射，而另一些則直接穿過。

一些吸收的光子將其能量轉化為熱量。

其餘部分有足夠的能量將電子與其原子鍵分離，從而產生自由電子和電流。

重組

“電荷載流子”，例如帶負電的電子，可以流過半導體以允許電流流動。

“空穴”是另一種類型的電荷載流子，表示材料中不存在電子並充當正電荷載流子。

當電子與空穴碰撞時，它可能會重新結合，從而抵消其對電流的貢獻。

直接複合，即光生電子和空穴碰撞、複合並產生光子，顛倒了太陽能電池板的發電過程。

它是限制效率的主要因素之一。當電子或空穴與雜質、晶體結構中的缺陷或允許它們重新結合併釋放熱能的界面接觸時，就會發生間接複合。

溫度

通常，太陽能電池板在低溫下性能最佳。

溫度升高導致半導體特性發生變化，導致電流略有增加，但電壓下降幅度更大。

溫度升高還會損壞電池和其他模塊材料，從而縮短工作壽命。

由於照射到細胞上的大部分陽光會轉化為熱量，因此適當的熱阻可提高性能和使用壽命。

反射

太陽能電池板的性能可以通過減少從其表面反射的光量來提高。

例如，未經處理的矽會反射超過 30% 的入射光。

抗反射塗層和紋理表面有助於減少反射。

高效電池的顏色為深藍色或黑色。

遮陽

太陽能電池板極易受到遮陽的影響。

完全或部分遮蔽對能量輸送能力有主要影響，並可能導致效率降低和功率損失。

太陽能電池板中的電池通常串聯連接以產生更高的電壓，從而產生足夠的電量。

但是，當出現陰影時，這種結構有一些局限性。

當單個太陽能電池被遮擋時，整個系列的電流由產生最小電流的單元決定。

當一個單元格被著色時，整個系列都被有效地著色。旁路二極管通常用於安裝以防止功率損耗。

太陽能電池與旁路二極管並聯。

當太陽能電池被遮蔽時，旁路二極管提供一個電流路徑，使太陽能電池的集成序列能夠以較低的電壓發電。

確定太陽能電池板的效率

研究人員測量太陽能電池的效率以預測電池將產生多少能量。

電流和電壓的乘積就是電。太陽能電池板的電氣特性是使用電流-電壓關係測量的。

當特定的“負載”電阻連接在電池或模塊的兩個端子之間時，產生的電流和電壓會調整（通過兩點之間導體的電流與兩點之間的電位差成正比）。

通過將電池暴露在穩定的基本光量下，同時保持穩定的電池溫度並量化為各種負載電阻產生的電流和電壓來評估效率。

計算太陽能電池板的性能

當談到為您的家庭使用太陽能時，您會希望獲得最大的投資回報。

然而，哪些太陽能電池板產生的能量最多？

答案由多種因素決定，包括面板的尺寸、面板將陽光轉化為電能的效率、面板接收到的陽光量、面板相對於太陽的對齊方式以及各種其他變量。

面板的標準測試條件

太陽能電池板發電的標準測量是通過在正常條件下測試電池板來確定的，稱為標準測試條件 (STC)。

STC 根據光照、方向和麵板溫度等常見條件計算太陽能電池板的發電量。

根據 STC 的說法，當面板上的陽光為每平方米 1000 瓦，同時在 25°C 下運行時，250 瓦的面板可產生 250 瓦的電力。

根據 STC，太陽能公司必須製造達到或超過其市場功率輸出的太陽能電池。

影響太陽能電池板產生多少能量的另一個因素是其效率。

例如，效率為 20% 的面板會將照射到它的所有光的 20% 轉化為電能。

更多的陽光將被具有更高性能等級的面板轉化為能量。

大多數太陽能電池板的效率等級在 15% 到 18% 之間。

然而，由於實際條件與 STC 不同，標準面板很少產生其市場上的最佳功率輸出。

例如，太陽能電池板的溫度很少恆定在 25°C。

大多數太陽能電池板比周圍空氣熱 20°C。換句話說，如果外面的溫度是 20°C，那麼您的太陽能電池板的溫度很可能在 40°C 左右。

溫度對太陽能電池板的效率有影響。

標稱工作電池溫度 (NOCT) 和最大功率溫度係數 (Pmax) 的溫度係數是確定您將從太陽能電池板獲得多少能量時要考慮的兩個關鍵數字。

NOCT 是面板在 20°C 的溫度下暴露於 800W/m2 的太陽活動（中等太陽的能量當量）時達到的溫度。

Pmax 的溫度係數是太陽能電池板在高於 25°C 的 STC 溫度每攝氏度損失的能量百分比。

要評估太陽能電池板的性能水平（相對於理想效率），請從 25°C 的 STC 溫度中減去太陽能電池板的溫度，然後將該數字乘以 Pmax 的溫度係數。

此估計將導致負百分比，然後您可以從您的初始績效評級中扣除。

標準與優質太陽能電池板

在決定將太陽能電池板放在哪裡時，請記住效率等級。最好，您將能夠獲得高效太陽能電池板並將其安裝在陽光充足的地方。

不過，請將面板安裝在陽光充足的區域。

您可能可以避免安裝效率等級為平均或相對較低的面板，因為它們將獲得最大的暴露。

假設您要在陽光不足的位置安裝面板。

在這種情況下，您需要投資具有更高性能等級的面板以優化您獲得的電量，尤其是在您的屋頂空間有限的情況下。

太陽能電池板的退化速度是影響其性能的另一個因素。隨著時間的推移，太陽能電池板產生的電力越來越少。

降解率是它們失去產生能量的能力的速率。

降解、時間和太陽能電池板效率

有許多進步有助於提高太陽能電池板的效率。

這些進步呈指數級發展，現在清潔太陽能對於比以前更多的人來說是一種可行的選擇。

由於每個太陽能電池板製造商製造的電池板略有不同，因此每個電池板的退化率也不同。

根據研究，太陽能電池板的性能下降約 0.8%。

換句話說，一年後，您的太陽能電池板將產生其新時發電量的 99.2%；十年後，它的發電量將達到新建時的92%；等等。複雜的太陽能電池板很可能會以更慢的速度退化。有些人甚至聲稱降解率低至 0.3%。

您放置太陽能電池板的環境也會影響能量輸出。

您的面板收集的陽光越多，它們產生的電力就越多。

如果您的太陽能電池板位於被高大樹木或其他建築物遮蔽的區域，它們將無法產生盡可能多的電力。

根據研究，20% 到 30% 的陰影可以導致發電量減少 30% 到 40%。

同樣，如果您的太陽能電池板很髒、多塵或被雪、樹葉或其他碎屑覆蓋，它們將不會像清潔時那樣發電。

逆變器是影響電力生產的另一個重要太陽能電池板組件。

逆變器將直流 (DC) 電轉換為交流 (AC)（您在家中使用的類型）。

您的逆變器的效率決定了轉換為交流電的直流電的數量。

最有效的類型是無變壓器逆變器。

然而，連接到多個太陽能電池板而不是整個陣列的新型微型逆變器和功率優化器有助於增加每個太陽能電池板的功率，使其成為更大的多面板陣列的更好選擇。

發電還受到系統內面闆對齊程度的影響。如果各種電壓面板相互連接，整個陣列將使用電壓最低的面板，從而降低系統的效率。

在確定您將從太陽能電池板產生多少能量時，需要考慮許多因素。

確保成功的最佳方法是從以生產高效面板而聞名的認證公司購買，並放置您的面板以使其獲得最多的陽光。

太陽能電池板的類型和效率

太陽能電池板的效率由多種因素構成，我們在下面為您詳細介紹了這些因素。

單晶矽面板

單晶或單個矽面板可以說是當今可用的最有效的光伏太陽能面板類型。

這些方形面板適用於安裝在屋頂上的太陽能電力系統。

由於設計中使用的矽含量更高，它們比其他類型的面板更昂貴。

由於更多的太陽能被轉化為電能，大多數屋頂配置需要更少的面板來實現相同的能源需求。

多晶矽面板

由於多晶或多層矽面板使用較少的矽，因此它們通常比效率更高的同類面板便宜。

它們採用有助於降低效率損失的設計，使它們能夠用於屋頂安裝系統。

由於它們較便宜，因此適用於更大的項目和安裝。

多晶矽面板也更耐熱。

建築一體化光伏板

建築物的外觀至關重要。

例如，歷史建築或具有獨特美學設計的業主可能不願意通過安裝太陽能電力系統來扭曲建築的獨特性。

建築集成光伏可用於幫助抵消太陽能電池板可能導致的美學變化。

雖然它們可能保留傳統屋頂的外觀，但這些面板比替代品更昂貴且效率更低。

薄膜太陽能電池技術

薄膜電池是一種較新的太陽能技術，它包括一層或多層與現有材料（如金屬屋頂或玻璃窗）粘合的薄光伏電池薄膜。

因為這些光伏薄膜非常薄，所以它們比其他太陽能電池板更輕、更靈活。

雖然薄膜技術用途廣泛，但也並非沒有缺點。

與傳統太陽能係統相比，薄膜系統效率較低且降解速度較快，但它們正試圖隨著技術的進步而改進。

影響太陽能電池板效率的其他因素

這些因素對電池板本身的效率沒有影響，但會影響您的太陽能發電系統為您提供在家中使用的電力。

太陽能計劃

在很大程度上，您的太陽能計劃將有助於確定效率。

您的太陽能計劃將有助於評估您的太陽能電池板的成本效益，而不是提高或降低其性能。

您會希望找到最適合您和您的特定情況的交易。

太陽能係統設計

設計是確定太陽能電池板效率的關鍵考慮因素。

如果您的太陽能電池板安裝不正確，它們可能無法產生足夠的能量來滿足您的要求。

家園改造

讓您的家更節能是另一種補救措施，可幫助您的太陽能電池板為您提供所需的電力。

例如，如果你有一個電熱水器，大量的電力被用來加熱我們的水。

在某些情況下，改用基於熱泵的電熱水器可以省電。

電力也用於洗碗機、洗衣機、乾衣機和空調等電器。

所有這些設備都應定期升級。

這並不意味著您必須每年更換它們，但如果您負擔得起，請繼續這樣做。

除了升級您的電器外，您還可以在房屋周圍進行許多其他改進，以充分利用您的太陽能電池板。

想辦法讓你的家更節能，讓太陽能電池板的電力更有效地工作。

平均陽光照射

有些房屋比其他房屋受到更多的陽光照射。

這可能是因為院子裡有一棵大樹。這可能是因為房子旁邊是一個阻擋陽光的更高的結構。

可能只是天氣問題。有些地方就是沒有太多的陽光。

它甚至可能是您家的方向或屋頂的形狀。

無論出於何種原因，陽光照射的變化都會導致太陽能電池板輸出的變化。

即使在同一地區，這些變化也會因房屋而異。