太陽能電池效率的計算 - 人人焦點

太陽能電池板瓦數和尺寸如何計算一、目前市場上使用的電池片：單晶的：125*125 市場上好買的片子：2.5W-2.7W多晶的：156*156 ：125*125=0.01546M2轉換效率 ... 人人焦點 影視 健康 歷史 數碼 遊戲 美食 時尚 旅遊 運動 星座 情感 動漫 科學 寵物 家居 文化 教育 故事 太陽能電池效率的計算 2021-02-08學術之友 註：本文轉載自李繼存老師個人博客http://jerkwin.github.io/2016/08/09/太陽能電池效率的計算/，小編基於自己的理解，部分內容有刪減和增加。

在文獻《DesignRulesforDonorsinBulk-HeterojunctionSolarCells—Towards10%Energy-ConversionEfficiency》(Adv.Mater.2006,18,789–794)和《SemiconductingMonolayerMaterialsasaTunablePlatformforExcitonicSolarCells》(ACSnano,2012,6(11):10082-10089)中討論了一種計算激子太陽能電池效率的方法，並給出了效率與材料參數的關係圖(如下圖)，對研究太陽能電池的人有一定參考價值。

我這裡給出文章中計算太陽能電池效率的matlab代碼，供需要的人參考。

由於我的專業並非此領域，所以無法對公式含義及其中的各個物理量進行說明，只關注公式的數學部分。

Appl.Phys.Lett.112,143902(2018).1、理論簡介：首先指出，論文中的太陽能電池效率計算公式(方程1)有誤，正確的公式如下：與原公式的區別在於分母中積分的起點爲能量的起始值。

此式的分母部分是一個常數，無須考慮，故此，計算的關鍵是分子中的積分。

此積分的計算涉及標準太陽能光譜Jph(ω)。

根據國際標準，此光譜一般採用美國材料和試驗協會(ASTM)的標準太陽能光譜(ASTM)G173-03，但此光譜給出的數據是按波長分布的，所以我們首先需要將其轉換爲按能量分布的光譜。

設有光譜的波長分布爲f(λ)，其對應的能量分布爲J(ε),二者滿足f(λ)dλ=J(ε)dε，故：知道了此式之後，使用最簡單的梯形法對能量分布進行積分即可。

需要注意的是，積分時可能需要首先對數據進行線性插值，因爲積分的起點可能並不正好處於分布的點上。

clc;clear;clearall;%單位換算nm2eV=1.2398419739e-6*1e9;%%處理數據%讀取文件,忽略表頭,使用Globaltilt數據dat=csvread('ASTMG173.csv',2);l=dat(:,1);f=dat(:,3);%由波長分布換算爲能量分布,遞增順序E=nm2eV./flipud(l);J=flipud(f.*l)./E;%plot(E,J,'-')%計算能量最小點與最大點,能量間隔最小值%梯形法積分得總功率,其值應接近1000Emin=min(E);Emax=max(E);dEmin=min(gradient(E));Jtot=trapz(E,J)%%計算單個效率值Eopt=2;Ec=0.2;Eintp=[Eopt:dEmin:Emax];Jintp=interp1(E,J,Eintp,'linear');Jsc=trapz(Eintp,Jintp./Eintp)/Jtot;eta=0.65*(Eopt-Ec-0.3)*Jsc*100%%作效率與Eopt,Ec的二維圖Eopt=[1:.01:3.5];Ec=[0:.01:1.2];Jsc=zeros(1,length(Eopt));fori=1:length(Eopt)-1Eintp=[Eopt(i):dEmin:Emax];Jintp=interp1(E,J,Eintp,'linear');Jsc(i)=trapz(Eintp,Jintp./Eintp)/Jtot;end[x,y]=meshgrid(Eopt,Ec);[z,y]=meshgrid(Jsc,Ec);eta=0.65*(x-y-0.3).*z*100;contourf(x,y,eta,[2:2:20],'ShowText','on')xlabel('CBNppticalgap(eV)')ylabel('Conductionbandoffset(eV)')2、一些說明：張璐等：國產遙感傳感器大氣層外波段平均太陽光譜輻照度計算大氣層外太陽光譜不受大氣的影響，是計算傳感器大氣層外波段平均太陽輻照度的基礎。

但由於測量儀器及方法的差別，現有多套太陽光譜曲線數據之間存在一定的差異。

本文選用了9條常用的太陽光譜曲線(6S、ASTM-E490、ASTM-G173、Chance、Kurucz、Neckel&Lab、Thuillier、Wehrli和WRC太陽光譜曲線)進行對比分析，以確定最合適計算ESUNb的太陽光譜。

6S太陽光譜爲6S大氣輻射傳輸模型中內置的太陽光譜曲線，光譜範圍爲0.25~4.0μm；ASTM-E490太陽光譜由美國材料和試驗協會(ASTM)根據衛星、太空梭、火箭探測、地基太陽望遠鏡等觀測資料發布，光譜範圍爲0.12~1000μm；ASTM-G173太陽光譜由ASTM通過SMARTS模式導出，光譜範圍爲0.28~4.0μm；Chance太陽光譜來源於地面和氣球觀測資料，光譜範圍爲0.2~200μm；Kurucz太陽光譜來源於理論模型和經驗模型計算，光譜範圍爲0.2~200μm；Neckel&Lab太陽光譜由Neckel和Labs基於對日盤中心絕對強度的觀測資料發布，光譜範圍爲0.4~2.0μm；Thuillier太陽光譜由Thuillier等人根據多次航空飛行觀測資料發布，光譜範圍爲0.2~2.4μm；Wehrli太陽光譜由Wehrli根據多條太陽光譜整合而成，光譜範圍爲0.20~3.0μm；WRC太陽光譜由WorldRadiationCenter機構根據地面和火箭觀測數據發布，光譜範圍爲0.35~2.5μm。

爲什麼在測太陽能電池的效率時都是採用AM1.5100mW/cm2啊？在地球大氣層的上界，距離太陽一個天文單位處，與太陽垂直的單位面積上，單位時間所得的的太陽輻射能量叫一個太陽常數S0。

此時把太陽看出點光源，不考慮大氣層吸收。

但是在實際地球表面附近的太陽輻射強度受大氣吸收的影響。

大氣吸收同時也影響太陽光譜分布。

同時輻射強度還受太陽運轉的高度影響。

爲了描述這一關係，引入大氣質量（airmass,AM）。

太陽穿過大氣層垂直射入海平面時的高度作爲一個大氣質量AM1，輻照度大約1000W/M2，太陽在其他任意位置時穿過大氣層的距離與AM1有sina的關係。

a爲太陽的高度角。

外層空間的大氣質量爲AM0。

太陽高度降低時，通過大氣層的距離增加。

大氣質量大於1。

最接近現實生活情況下的大氣質量爲AM1.5。

此時太陽高度角爲41.8度，輻照度爲963W/M2。

所以國際標準組織定義AM1.5爲地面光伏組件的標準條件，輻照度定爲1000W/M2.ASTMG173–03的AM1.5G光譜採用變步長梯形求積積分，結果爲1000.37W/m2。

http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=7004http://blog.sciencenet.cn/blog-616448-889852.htmlhttps://rredc.nrel.gov/solar//spectra/am1.5/https://gitee.com/yhli/misc/tree/master/pce 相關焦點 太陽能電池板的原理和功率計算方法 爲了使太陽能發電系統能爲負載提供足夠的電源，就要根據用電器的功率，合理選擇各部件。

下面以100W輸出功率，每天使用6個小時爲例，介紹一下計算方法： 1、首先應計算出每天消耗的瓦時數（包括逆變器的損耗）：若逆變器的轉換效率爲90%，則當輸出功率爲100W時，則實際需要輸出功率應爲100W/90%=111W；若按每天使用5小時，則輸出功率爲111W*5小時=555Wh。

太陽能電池板瓦數和尺寸如何計算 太陽能電池板瓦數和尺寸如何計算一、目前市場上使用的電池片：單晶的：125*125市場上好買的片子：2.5W-2.7W多晶的：156*156市場上好買的片子：3W-4W電池片轉換效率=瓦數/面積如：2.5W/(125*125 太陽能電池板選擇 太陽能電池的最大功率Pmax=開路電壓×短路電流，這是它們的理想功率，而平時大家衡量太陽能電池的是額定功率Pm。

實際中額定功率是小於最大功率的，主要是由於太陽能電池的輸出效率u只有70%左右。

在使用中由於受光強度的不同，所以不同時刻的功率也是不同的，根據實驗數據它的實際平均功率P=0.7Pm。

太陽能電池板方陣安裝角度計算 陽光資訊2015019期太陽能電池板方陣安裝角度計算 辣椒立奇功:可提升太陽能電池效率 ▼辣椒不僅能夠給菜品增色，而且還能提高太陽能電池的效率。

研究人員發現在三碘化甲基銨鉛(MAPbI3)過氧化物的前體中只添加了0.1個重量百分比的辣椒素，能夠讓太陽能電池效率有較大的提升。

科學家創造太陽能發電效率新紀錄!! 據外媒NewAtlas報導，矽一直是太陽能電池技術的首選材料，因爲其具有價格低廉、穩定且高效等特別。

藍光光碟造太陽能電池轉化效率一下提高22% 不過最近，美國西北大學材料科學與工程系黃嘉興副教授的研究團隊發現，只用藍光光碟看片實在太屈才了———他們將電影藍光光碟上存儲數據的圖案，印在太陽能電池片上，結果電池片能夠吸收更多的光，轉化效率（光能轉化爲電能）一下提高了22%。

　　黃嘉興的團隊嘗試過各種藍光光碟，無論是何種視頻內容，都可以提高太陽能電池的光吸收率，其祕密在電影藍光光碟的蝕刻圖案上。

2019太陽能電池中國最高效率出爐,漢能占1/3 2019年太陽能電池中國最高轉換效率出爐，5類12種不同結構的太陽能電池，漢能占1/3；8種類型的電池刷新了2018年的效率紀錄，其中3項爲漢能所創。

11月5日，中國可再生能源學會光伏專業委員會（CPVS）在第29屆國際光伏科學與工程大會(PVSEC29)暨18屆中國光伏學術大會上發布了2019年太陽能電池中國最高轉換效率。

Semprius宣布製成世界上最高效率太陽能電池板33.9% 這家公司的太陽能電池板使用微型太陽能電池，製備成分是鎵砷化物（galliumarsenide），這種破紀錄的太陽能模塊包含數以百計的微型太陽能電池，每個電池的寬度相當於原子筆畫出的一條線，這些電池排列在透鏡下，透鏡可聚集陽光1100倍。

砷化鎵可以更好地吸收陽光，遠遠勝過矽，矽材料用於大多數太陽能電池，但砷化鎵也更昂貴。

太陽能電池的相關知識 單體片即可按所需要的規格用串聯和並聯的方法組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），構成一定的輸出電壓和電流。

最後用框架進行封裝，將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池陣列。

目前單晶矽太陽能電池的光電轉換效率爲15%左右，實驗室成果也有20%以上的。

科學家在量子點太陽能電池效率方面取得重大突破刷新世界紀錄 這些靈活、便宜的量子點可代替傳統的矽用作光伏材料，有望帶來許多好處，但它們將太陽光轉換爲能量的效率尚不是其中之一。

研究此問題的科學家日前取得了重大突破，其開發的量子點太陽能電池比此前的世界紀錄高出近25％，並使柔性、透明太陽能電池的想法更近了一步。

【科技前沿】鈣鈦礦太陽能電池研究實現新突破 西安電子科技大學微電子學院郝躍院士團隊的陳大正博士最近在JournalofMaterialsChemistryA期刊上首次報導了一種基於TeO2/Ag透明電極的正型(n-i-p)異質結雙面高效鈣鈦礦太陽能電池，該電池分別獲得了20.96%和17.36%的雙面能量轉換效率，雙面因子達到82%，爲同期國際最高水平，該成果入選2019JournalofMaterialsChemistry 大學物理實驗-太陽能電池特性研究 3．太陽能電池的光電轉換效率太陽能電池在實現光電轉換時，並非所有照射在電池表面的光能全部被轉換爲電能．例如，在太陽照射下，太陽能電池轉換效率最高，但目前也僅達22%左右．其原因有多種，如：反射損失；波長過長的光（光子能量小）不能激發電子空穴對，波長過短的光固然能激發電子-空穴對，但能量再大，一個光子也只能激發一個電子-空穴對；在離PN較遠處被激發的電子-空穴對會自行重新複合 美國FirstSolar碲化鎘太陽能電池轉換效率實現21.5% 美國FirstSolar碲化鎘太陽能電池轉換效率實現21.5%發表於：2018-01-2516:06:41  來源：Solarzoom索比光伏網訊:2015年2月5日，世界領先的太陽能光伏模塊製造商之一FirstSolar宣布其碲化鎘（CdTe）太陽能電池轉換效率達到21.5%，刷新歷史記錄。

有機太陽能電池的測試與表徵方法 在製作出太陽能電池後要對其進行測試和表徵，以反映所得電池的性能，主要有以下幾種測量和表徵方式：1、I-V測試系統在有機太陽能電池的表徵與測試技術中，I-V測試是最基本、最重要、最直接的測試方式。

I-V測試系統，能夠得到器件以下參數：能量轉化效率、填充因子、短路電流和開路電壓，而這四個參數正是衡量電池性能好壞的最直接的標準。

氧化矽在高效單晶矽PERC太陽能電池中的應用 在SunSolve中具有不同第三層抗反射塗層的單晶矽PERC太陽能電池的模擬反射曲線。

列出了相應的加權平均反射率（WAR）。

根據Bouhafs等人的報告。

[7]，加權平均反射率（WAR）使用以下等式（8）計算，因爲太陽能電池性能也受光子通量和內部量子效率的影響。

柔性太陽能電池的探索之路 提升光電轉換效率據悉，葛子義團隊利用全溶液加工技術，採用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性層，製備了全溼法加工非ITO的單結柔性有機太陽能電池，電池的能量轉換效率達到10.12%有機聚合物太陽能電池的研究興起於20世紀60年代，當時的轉換效率非常低。

李永舫最開始研究有機聚合物太陽能電池時由於條件不太好，效率也一直不高。

2004年前後，李永舫團隊開始思考如何提高材料的光電轉換效率。

「太陽能轉化成電能，首先要求光伏材料對光有較寬和強的吸收，另外給體材料要有高的空穴遷移率，受體材料要有高的電子遷移率。

」 全小分子有機太陽能電池新突破:填充因子>77%,光電轉化效率>15.3% Comm.,2015,6,6013），及與非富勒烯受體工作效率突破13%的液晶型小分子給體BTR-Cl（Joule2019,3,3034-3047）。

提高全小分子有機太陽能效率，除材料結構修飾外，器件工藝優化也是一個有效的途徑。

作者注意到BTR-Cl小分子給體與Y6組合製備的電池，填充因子僅有69%，比非富勒烯聚合物太陽能電池的填充因子低了約10%。

太陽能電池界的新秀材料 太陽能電池，是最爲人們熟悉且已廣泛應用於生活中，它能有效利用太陽能並轉化爲電能。

光伏材料作爲太陽能電池發電的核心，在該系統中起到了舉足輕重的作用。

圖1Sb2(S,Se)3晶體結構圖（圖片來源：陳濤課題組）硒硫化銻，其化學式爲Sb2(S,Se)3，具有組分簡單、結構穩定、儲量豐富等優點，並且帶隙在1.1-1.7eV範圍內可調控。

技術|染料敏化太陽能電池 阿姚米·佩雷拉(AyomiPerera)是斯里蘭卡(SriLanka)的化學博士生，他的工作是在化學教授斯特凡·博斯曼(StefanBossmann)指導下，改進染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells)。

這種電池是一種太陽能技術，使用染料，從陽光中吸收能量，製成一種替代能源產品，可取代化石燃料，而且更環保。