¿Cuánta energía del sol pueden absorber los paneles solares?

La energía solar es un tipo de energía producida por la fusión nuclear del hidrógeno en el sol. La energía emitida por el sol es solo de uno en 2,2 mil millones para alcanzar el rango de la atmósfera terrestre, alcanzando el límite superior de la atmósfera terrestre, que es de aproximadamente 1367 W por metro cuadrado, llega al módulo fotovoltaico y lo convierte en corriente continua. . De acuerdo con la eficiencia actual del 18,3% del módulo de cristal único de 300W, es de aproximadamente 183W. ¿A dónde va la energía de 1184 W en el medio?

1. Absorbido y reflejado por la atmósfera

Hay miles de kilómetros de atmósfera sobre la tierra, que se dividen en troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. Alrededor del 30% de la energía del sol se refleja en el espacio y alrededor del 19% de la energía es absorbida por las nubes y la atmósfera. Se convierte en viento, truenos y lluvia, y alrededor del 51% llega a la superficie terrestre. Dado que la mayor parte de la superficie terrestre está cubierta por océanos, la energía que realmente puede llegar a la superficie terrestre es solo alrededor del 10% de la energía radiante que llega a la tierra. No obstante, el uso de esta energía puede equivaler a 35.000 veces el consumo energético mundial actual.

2. El módulo de batería solo absorbe la energía de la parte de luz visible

Conocimiento espectral de la luz solar: la luz solar es una mezcla de luz que cambia continuamente de diferentes longitudes de onda, incluida la luz de varias longitudes de onda: infrarrojo, rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta, ultravioleta, etc. Rojo, naranja, amarillo, verde , índigo, azul y violeta son luces visibles que puede ver el ojo humano. La parte de longitud de onda más larga es la luz roja, la parte de longitud de onda más larga es la luz infrarroja, la parte de longitud de onda más corta es la luz violeta y la parte de longitud de onda más larga es la luz ultravioleta, aunque el rango de longitud de onda del espectro solar es muy amplio, desde unos pocos angstroms hasta varios angstroms. Diez metros, pero la distribución de la energía radiante por longitud de onda es desigual. Entre ellos, la región con la mayor energía radiante está en la parte de la luz visible, representando alrededor del 48 %, la energía radiante en la región espectral ultravioleta representa alrededor del 8 % y la energía radiante en la región espectral infrarroja representa alrededor del 44 %. % En todo el espectro visible, la energía máxima está en la longitud de onda A 0,475 μm, la celda solar solo puede absorber una parte de la energía y convertirla en energía eléctrica. La región espectral ultravioleta no puede realizar la conversión de energía, y la longitud de onda larga en la región espectral infrarroja solo se puede convertir en calor.

En el espectro solar, las diferentes longitudes de onda de la luz tienen diferentes energías y diferentes números de fotones. Por lo tanto, la cantidad de fotones generados por la celda solar cuando se expone a la luz también es diferente. En general, las células solares de silicio no responden a la luz ultravioleta con longitudes de onda inferiores a aproximadamente 0,35 μm ni a la luz infrarroja con longitudes de onda superiores a aproximadamente 1,15 μm, y la respuesta máxima está en el rango de 0,8 a 0,9 μm. Determinada por el proceso de fabricación de celdas solares y la resistividad del material, la respuesta espectral alcanza un máximo de aproximadamente 0,9 μm cuando la resistividad es baja. En el rango de respuesta espectral de las celdas solares, la región con una longitud de onda más larga generalmente se denomina respuesta espectral de onda larga o respuesta a la luz roja, y la región con una longitud de onda más corta se denomina respuesta espectral de onda corta o respuesta a la luz azul. Esencialmente, la respuesta espectral de onda larga depende principalmente del tiempo de vida y la duración de la difusión de los portadores minoritarios en la matriz, y la respuesta espectral de onda corta depende principalmente del tiempo de vida del portador minoritario en la capa de difusión y la velocidad de recombinación en la superficie frontal.

En la actualidad, hay dos formas de mejorar la eficiencia de la batería. Una es estudiar nuevos materiales de batería y ampliar el rango del espectro de respuesta. Por ejemplo, las células solares en cascada integran subcélulas hechas de materiales semiconductores con diferentes respuestas espectrales para aprovechar al máximo la energía solar. Cada longitud de onda del espectro se puede utilizar para mejorar la utilización a través de la tecnología de celdas de unión múltiple. El segundo es corregir la tecnología de la celda, como el corte con hilo de diamante, la tecnología de pasivación de superficies, la tecnología de procesamiento láser, etc., para mejorar la tasa de utilización de la energía solar.

3. Pérdida de embalaje de componentes

Después de la encapsulación en módulos, debido a que el área del módulo es más grande que el área total de la batería, la eficiencia del área general se pierde en aproximadamente 2 puntos porcentuales; en segundo lugar, por la pérdida de 0,5 puntos porcentuales de transmisión y absorción de luz del vidrio fotovoltaico; 0,5 puntos porcentuales de pérdida de absorción de transmisión de luz de la película EVA; En tercer lugar, la resistencia de la barra de interconexión/barra colectora pierde un 1 por ciento. En total, perdió alrededor de 4 puntos porcentuales. Con el desarrollo continuo de la tecnología de módulos, ahora se presentan módulos de batería de barras colectoras múltiples, módulos de marco sin aluminio de doble vidrio y módulos de batería sin barras colectoras de contacto posterior MWT, que pueden reducir la pérdida de embalaje de los módulos a menos del 1%.