太陽能到達(dá)地球大氣層上界,大約是每平方米的功率為1367W,目前光伏發(fā)電組件效率最高的產(chǎn)品約為21%,也就是說一平方米最大能產(chǎn)生的最大功率是210W,這中間的1157W能量哪去了。
1、有一半被大氣層吸收和反射
地球上空有數(shù)千公里的大氣層,分為對流層、平流層、中間層、熱層和外逸層,太陽約有30%的能量會反射到太空,約有19%的能量被云層和大氣吸收,變成風(fēng)雷雨電,到達(dá)地球表面的約占51%。也就是說,太陽能到達(dá)地球表面,每平方米的平均功率約為690W,組件的標(biāo)準(zhǔn)測試條件是每平方米輻照度為1000W,大部分地方的光照都達(dá)不到這個條件,當(dāng)然也在少數(shù)地方,在某個特定的時刻輻照度可能超過1000W。
太陽光的光譜知識:太陽光是由連續(xù)變化的不同波長的光混合而成,包含了各種波長的光:紅外線、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫、紫外線等,其中由紅、橙、黃、綠、靛、藍(lán)、紫是可見光,人眼可見。其中輻射能量最大的區(qū)域在可見光部分,占到大約48%,紫外光譜區(qū)的輻射能量占到約8%,紅外光譜區(qū)的輻射能量占到約44%,在整個可見光譜中,最大能量在波長0.475μm 處,太陽能電池只能吸收部分的能量,轉(zhuǎn)化為電能,紫外光譜區(qū)不能進(jìn)行能量變換,紅外光譜區(qū)過長的長波只能轉(zhuǎn)換為熱量。
目前組件只能吸收約可見光部分的能量,如果都能吸收,最大效率可達(dá)48%左右,但沒有哪一種技術(shù)的電池帶寬能做到這么寬,當(dāng)禁帶寬度在1.0~1.6eV時 ,電池片的最大轉(zhuǎn)換效率在44%以下,預(yù)測晶硅電池的極限效率是29%,2017年3月,日本化學(xué)制造公司開發(fā)出轉(zhuǎn)化率為26.3%的晶硅太陽能電池。
3、組件封裝損失
封裝成組件后,由于組件面積大于電池總面積,約損失了2個百分點(diǎn)的全面積效率;其次,由于光伏玻璃的透光吸收損失了0.5個百分點(diǎn);EVA膠膜透光吸收損失0.5個百分點(diǎn);第三,互聯(lián)條/匯流引出條的電阻損失1個百分點(diǎn)??偣矒p失了約4個百分點(diǎn)。隨著組件技術(shù)不斷發(fā)展,現(xiàn)在推出多主柵電池組件,雙玻無鋁邊框組件,MWT背接觸無主柵電池組件,可以把組件封裝損失降低到1%以下。
原標(biāo)題:光伏發(fā)電組件能吸收多少太陽能?