太阳能百叶窗式窗帘设计+文献综述(4)
2.1.2太阳电池的效率
目前，单晶硅太阳电池可将约16%~20%的入射光线转换为电流。在实验室最佳的条件下制作的太阳电池效率已经接近25%。从理论讲，最大的转换效率达到30%甚至更高也是可能的。太阳光之所以只有很少的百分比被转换为电能，原因是不管是哪一种材料的太阳电池都不能讲全部的太阳光转换为电能，太阳光谱波长范围主要分布在0.25~2.5um范围，即从红外线经过各种颜色的可见光直接到紫外线。大体分为紫外光占7%、可见光占45%和红外光占47%左右。通过光谱分析得知：晶体硅太阳能电池的光谱响应最大值没有与太阳辐射的强度最大值完全重合。光的能量随着波长的减少为增加，即蓝光的能量大于红光。对于硅电池来说，为了产生电子—空穴对形成电流，波长小于1.1um的光，也就是可见光和靠近可见光的近红外线才具有足够的能量。太阳光谱中波长大于1.1um的长波部分不能够产生电子—空穴对，而是转换为热量。太阳辐射中大约有25%的这样的光能不能被利用。
如光线的能量足以产生电子—空穴对，那么此时光能的大小就不起作用了，即不管是红光还是蓝光。在光能临界值之上一个光子只能产生一个电子—空穴对，剩余的能量又被转换为未利用的热量。如此太阳能的30%的部分没有被利用[16]。
只要利用晶体硅，按自然规律这样两类损失几乎是无法避免的。此外，还存在以下的原因和主要是制作过程带来的能量损失：
— 不是所有的光线都能够在PN结周围被吸收和转换。不是在界面层附近产生的所有电子—空穴对都能被收集，很有可能由于相互迅速复合而将能量损失。
— 晶体中的杂质和晶体缺陷导致不是所有的电子——空穴对很快的在界面层分离，以至一定百分比的电子—空穴对可以复合，从而造成电流损失。解决方法是使用高纯的硅材料，这样必须支付高昂的材料成本。在工业部门生产时要兼顾材料的纯度和生产成本，要求达到的转换效率和价格之间平衡关系。
也正是由晶界等缺陷的存在，致使多晶硅电池的转换效率低于单晶硅电池。此外，太阳电池的效率还受一下因素影响：
— 由于硅表面的光发射，阳光中的一部分不能进入太阳电池中。通过蒸发一层减反膜或表面织构化，反射损失可减少很多，采用特殊的措施甚至可降低到1%一下。
—太阳电池的温度也对效率有一定的影响：随温度升高，在p—n结附近的活性层的厚度减少，这将使电池电压和转换效率明显下降。因此，硅电池的效率在寒冷的阳光明媚的冬季高于炎热的夏季，这正好与太阳能集热器的性能相反。
总的来说。对太阳能电池在能量转换时的效率影响主要是光学损失和电学损失。光学损失主要是表面反射、遮挡损失（前电极）和电池材料本身的光谱响应特性。对一般太阳电池来说，电能转换的损失来源可总结为如下方面：载流子损失（复合）和欧姆损失（电极—晶体接触）等[17]。
2.1.3提高太阳电池效率的一些方法
(1) 恒电压控制法（CVT）
在一定范围内，光照强度变化时，太阳电池的最佳工作电压Um 变化不大。根据这一特点，可以在光伏方阵和负载之间通过一定的阻抗变换，使得系统成为一个稳压器，即光伏方阵的工作电压始终保持在Um 附近，这样就可使方阵的输出功率保持接近于最大功率点。
但光伏方阵的工作电压也是随着温度变化的，如果始终采用恒电压跟踪法，在太阳电池的工作温度变化时，方阵的输出功率将偏离最大功率点，产生较大的功率损失。特别是有些情况下，光伏方阵的温度上升较多时，可能导致光伏方阵的伏安特性曲线与系统设定的工作电压不存在交点，这样系统将会产生振荡，以致影响系统的正常工作。所以现在CVT法已经逐渐被其他方法取代。