科普：了解光伏组件效率的基本原理

原创 testpv 全球光伏

简单来说，光伏组件的效率可以描述为从太阳光到电能的转换率。典型的光伏组件效率在15％至20％的范围内，而市面上最有效的光伏组件效率略高于22％。一些实验室原型已达到40％以上的效率值，但它们仍然非常昂贵且无法用于商业用途。

光伏组件的效率描述了多少阳光被转化为电能。例如，如果将一块效率为20％的面板放在1000瓦的日照下，每小时它将产生200瓦时的电能。

如果不同品牌的光伏组件都暴露在相同的阳光下，则效率最高的光伏组件每天将产生最大的发电量（Kwh）。

1. 效率为何这么低？

光伏组件的效率通常会被误解。天然气发电厂的效率超过50％，太阳能板的发电效率似乎很低，只有20％。但是，如果你能意识到这些，你或许就能理解了：

天然气、化石燃料等都是在受控的情况下释放出能力，并尽可能减少能量损失，通过功的转换变成电力。

而光伏组件，是在太阳光正常照射到组件表面的情况下，将一部分光转化成电。太阳光中的一些波段是不具备发电能力或发电能力很低的，还有一部分红外光生热效果更好，而生热会影响光电转化效率的。因此光伏组件能做的就是尽可能多吸收光，却不能利用所有的光。

此外，火电必须购买化石燃料，燃烧时会产生排放，而允许光伏组件运行的太阳光是自由清洁的。

光伏组件经常因效率低而受到批评，1000瓦的组件，转化效率是20%，似乎浪费了800瓦。但是，请考虑一下以前没有光伏组件的时候，我们浪费了所有1000瓦的阳光！

如果说光伏组件是从丰富的资源中获得电力的话，那将是正确的，否则这些资源将被浪费。而且从资源的量来比较，化石燃料的资源是有限的，开采是需要成本的，所有的低效率都会导致燃料、运营费用浪费和更多的温室气体。

而即便光伏组件的转化效率只有20%左右，其分母太阳光的资源是无限的，唯一的限制是占地面积可能会大了一点，所以科学家在尽可能地提升效率，节省成本。

即使光伏组件处于效率等级的较低端，也不影响使用太阳能。实际上，较低的转化效率通常会意味着太阳能系统需要的投资更便宜，并且投资回收期可能会缩短。更高的效率通常意味着更先进的技术，因此伴随着价格的上涨。在这种情况下，您必须确保额外的节省能够补偿额外的费用。获得最高投资回报率和最短投资回收期的光伏组件不一定是效率最高的。

2. 如何计算光伏组件的效率？

光伏组件的效率是通过一套标准测试条件（STC）计算得出的，整个太阳能行业都在使用这些标准测试条件。它们在实验室条件下进行了测试，光源的功率为每平方米1,000瓦，光伏组件的表面温度为25°C。同样，测试光源必须完全模拟通过大气传播的阳光。

在家庭和企业中安装光伏组件时，现场条件与理想的实验室条件不同。结果，光伏组件获得的实际效率与实验室效率不同。但是，标准效率等级对于在相同条件下比较光伏组件非常有用。

光伏组件也可以在称为NOCT的其他条件下进行测试，该条件表示电池的标称工作温度。这些条件旨在模拟典型的项目站点，NOCT效率测试考虑了STC测试中忽略的因素。但是，请记住，两者都是面板效率的参考值。要了解太阳能板在您的房屋中可以实现的确切性能，您必须根据现场评估获得专业设计。

此外，CQC光伏组件领跑者认证中还规定了能效产品的等级，对组件的转化效率计算不同于电池的转化效率，因为组件包含了电池片以外的一些冗余面积，如边框、电池片的间隙等。可以从CQC光伏组件领跑者证书了解该产品的效率等级。

3. 你也可以提高组件发电效率

随着太阳能电池制造技术的发展，光伏组件已经变得更加高效。这个因素超出了使用组件的房主和企业的控制范围。但是，明智的设计决策也可以提高太阳能系统的效率。

光伏组件角度效率损失是设计过程中非常重要的因素。光伏组件的朝向会影响发电效率，如果将它们放置在最佳位置、最佳倾角，则会增加发电量：

正面接收日光的光伏组件所产生的电能要比那些斜向照射日光的光伏组件产生的电能更多。理想情况下，组件在阳光直射的情况下应具有使效率最大化的方向。

太阳能公司使用多种软件解决方案来计算光伏组件的角度，以实现最大效率。如果您生活在北半球，除去障碍物产生阴影因素，朝南屋顶通常会获得最多的阳光。对于南半球的国家来说，最好是朝北的屋顶。

地面安装的光伏组件在方向方面具有更大的灵活性，可以通过支架的朝向以及支架的跟踪性能计算出使发电量最大化的确切角度，从而相应地调整支架。

与合格的太阳能EPC公司合作非常重要，选择合适的产品，检查其产品认证证书都很重要，因为安装质量与光伏组件质量同样重要。