影响太阳能电池板效率的因素

影响太阳能电池板效率的因素

很难相信电脑曾经占据了整个房间,或者你的手机的计算能力超过了把人送上月球所需要的计算能力,但这都是真的。自20世纪60年代和70年代以来,我们已经取得了长足的进步,但令人惊讶的是,我们仍然在使用太阳能技术,而这种技术在过去几十年里只有适度的改进。

当然,太阳能有新材料和新应用——我想到了太阳能船——但效率并没有大幅提高。


在现实世界中,大多数太阳能电池板的效率在16-19%之间,尽管一些制造商,如Mission和Sunpower的高端电池板的效率超过了20%。

但是,在大多数情况下,如果你在住宅应用中使用最高效的电池板并不重要,除非你的屋顶空间有限。保持太阳能电池板的效率也会影响你的太阳能电池板能用多久

拥有更高效的太阳能电池板并不一定意味着它更好。这只是意味着它可以在更小的区域内产生更多的能量。例如,如果你有充足的屋顶空间,安装更多的廉价面板可能比支付更高的成本购买更高效的面板更有优势。

但委员会本身的能力只是故事的一部分。其他几个因素影响太阳能电池板的效率以及将阳光转化为能源供家庭和企业使用的能力。


影响太阳能输出功率的因素

1.太阳能电池板和温度

影响太阳能输出功率的因素

信不信由你,温度升高会损害太阳能电池板的生产。听起来很疯狂,对吧?你可能会认为温度越高越好,因为温度越高,阳光就越多,但长时间的高温暴露会过早地降低太阳能电池的性能。

对于日常生产来说,高温会导致电压下降,进而导致功率下降。功率是电压和电流的乘积(P = V x I).虽然电流随着温度的升高而略有增加,但由于电子之间的电位差(电压)的显著下降,总功率降低了。

你看,阳光是由被称为光子的带电粒子组成的,光子是太阳核心的氢原子碰撞产生的。当这些光子冲击电池板(太阳能电池)的半导电服务时,它们将能量传递给电池中的电子。


一旦这些电子被激发到更高的能量状态,它们就会四处移动,最终被收集并引导成电子流(又名电流)。

假设你提高温度,电子的“静止温度”就会上升。由于激发电子需要更少的能量,光子最初传递的能量也就更少。因此,你的系统产生更少的电力。

在你开始用棕榈叶扇太阳能电池板之前,你应该知道只有极高的温度才会显著影响太阳能电池板的效率。因此,例如,如果太阳能板位于沙漠中央,它们的性能可能会下降(更不用说大量的灰尘了)。

然而,如果你在城市里,这只会在最热的日子里,在最热的月份里成为一个问题。你通常会看到住宅太阳能电池板在屋顶上略微升高,以改善空气循环,并有效地冷却电池板以缓解这一问题。这也是浮动太阳能电池板越来越受欢迎的原因,因为水有助于冷却系统,并略微提高电池板的效率。

2.太阳能来源的位置

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按照逻辑,你可能会在风力供应稳定的地区发现风力涡轮机,水边的水力发电厂,以及太阳能发电系统,嗯,在阳光充足的地方!

每一项可再生技术都需要能源,而太阳能燃油泵就坐落在大约9300万英里外的太阳系中心。话虽如此,并不是地球上所有的地方每年都能获得同样充足的阳光。

了解你家的相对日照量——在给定区域接收到的太阳辐射量——对于为你的家设计一个具有成本效益的太阳能阵列是至关重要的。

日照取决于当地天气,一年中的时间,最重要的是,你的家或公司的纬度。

你有没有想过为什么我们有季节?简而言之,地球倾斜了23.5度,在一年中的不同时间,地球的某些部分会更靠近太阳(夏天更近,冬天更远)。

不用深入轨道力学,太阳在天空中处于不同的高度,这取决于季节。太阳在夏天是最高的,在冬天是最低的,所以你的太阳能电池板的产量会随着季节的变化而变化。

记住,这是关于年产量的。毫无疑问,你的系统在夏季会产生更多的电力,但你也可能会使用更多的电力,尤其是如果你住在南方,在那里你不能没有空调。

3.你的屋顶也会提高效率

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我们的目标是选择太阳能板的最佳角度达到最大的效率。由于屋顶类型和太阳能电池板安装的角度在提高太阳能电池板的效率方面起着重要作用。我们将讨论太阳能电池板安装的各种角度和位置,以提高其效率。

所以,就像对着靶心的圆靶一样,你的太阳能板需要对准太阳,以实现产量最大化。系统设计师通过调整面板的方向来实现这一点,使其倾角和方位角允许最大的年度曝光。所以这就是你家的几何形状变得至关重要的地方。

例如,“屋顶坡度”就是屋顶的坡度或相对陡度。由于太阳在全年的高度角度不同,太阳能电池板应该倾斜,以接收最大的平均阳光。

所以如果你住在加州的奇科,你的太阳能板的角度应该是40度左右,反映你当地的纬度。请记住,这个角度是相对于地面,而不是你的屋顶表面。面板和你的屋顶之间的角度将是你的纬度减去屋顶坡度(倾斜角)。

你必须考虑的另一个角度是方位角,通常从一个基本方向测量,如北方或南方。在美国,将你的太阳能板完全朝南(与你的卫星天线方向相同)是最理想的,因为它们可以看到最大限度的阳光照射。如果你有一个朝东或朝西的屋顶,这并不是世界末日。现在,系统经常出现在东西朝向的屋顶上。

你唯一不会调整面板的方向是北方(除非你住在南半球)。这是因为地球或多或少是个球体。对于生活在北半球的人们来说,太阳将出现在天空的南部。对于南半球的居民来说,情况正好相反。

4.阴天和太阳的神话

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有一种常见的误解,认为阴天会阻碍发电。虽然你家里的太阳能电池板产量会下降,但它们仍然在接收光,并将光转化为电能。

你能看到屋顶上的电池板,这一事实就意味着有光能穿过不透明的云层。重要的是每年充足的阳光——而不是一个阴天,在阴天太阳能板可能只能产生额定容量的20%左右。

我刚从俄勒冈州的波特兰回来,那里有很多关于家用太阳能的讨论。结果显示,波特兰的日照量是美国城市的平均水平。尽管这座城市有时特别沉闷,但它较低的温度意味着太阳能电池板的效率将高于可能获得相同日照水平的温暖城市。

看看德国。直到最近,德国在太阳能生产方面一直处于世界领先地位,他们的国家并没有被吹捧为沐浴在阳光海洋中的热带天堂。尽管它们的气候更偏北温带,但它们的太阳能装机容量约为400吉瓦,占全球的五分之一。

5.阴影——太阳能电池板存在的祸害

影响太阳能输出功率的因素

这一点不言自明,但我不能强调阴影的影响,因为它对你的住宅或商业太阳能系统特别有害。好消息是,它也是最容易控制的因素之一,因为它不是环境因素(除非你把树木也算在内)。

阴影是太阳能的敌人,因为它像云一样阻挡了发电所需的阳光。所以,例如,如果你周围有很多树,你可能需要修剪或移除它们来使用太阳能。像通风口或烟囱这样的屋顶障碍物也可能是一个问题,尽管它们不太容易解决。

遮阳造成如此大问题的原因是太阳能电池板内部和彼此之间的连接方式。单个电池串联在一个面板上,以增加模块的电压,但它们的效率取决于它们最薄弱的环节。

因此,即使模块的一小部分被遮蔽,整个阵列的功率也会下降。对于整个系统来说,这是正确的,因为面板本身是串联的(通常)。

但是有一个伟大的解决方案来解决这个问题——使用太阳能边缘公司1876 Energy使用的能量优化器。实际上,Power Optimizer隔离了单个模块,这样它的性能就不会影响数组中的其他模块。

微型逆变器就像现代的圣诞彩灯。老旧的灯串遭遇了“当一个灯停止工作时,所有灯都停止工作”的问题。使用微型逆变器,阴影面板的生产将受到影响,但系统的其余部分将没问题。

除了打理树荫,清洁太阳能电池板屋顶上覆盖的灰尘和树叶会极大地影响太阳能电池板的效率。

结论

最好的太阳能电池板效率可能会受到环境因素的显著影响,尽管通过适当的设计,这些因素中的大多数(如果不是全部)都可以缓解。

大多数选择太阳能的房主的主要目标是节省水电费和保护环境。如果这不能让你满意,或者如果它只是没有财务意义的太阳能,我们将从一开始就告诉你。

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