太阳常量和太阳能电池的发电功率

金仲辉

太阳能电池可以提供清洁的能源,它越来越受到人们的重视.如果要问及太阳能电池的发电功率,可能许多人是难以说清楚的.

要回答这个问题首先要了解以下两个物理量,即太阳辐射能流密度(单位时间内通过垂直于电磁波传播方向的单位面积的电磁波能量)和太阳能电池的光电转换效率.我们用太阳常量这个物理量来描述地球表面附近的太阳辐射能流密度大小,它是指在平均日地距离处,太阳在单位时间内投射到地球大气层顶外垂直于太阳光线方向的单位面积上的全部辐射能量.太阳常量的数值为1.36 kW / m².那就是说,如果将1 m²的太阳能电池投放在地表附近的太空中,且太阳能电池板板面与太阳光线方向垂直的话,太阳能电池板接收到的光功率为1.36 kW.事实上,太阳能电池的光电转换效率较小,所以太阳能电池的发电功率远小于1.36 kW / m².我们现在知道,用硅材料制成的太阳能电池的光电转换效率为10%左右,用砷化镓晶体制成的太阳能电池光电转换效率可达20%以上.根据半导体理论计算,太阳能电池光电转换极限效率为32%,也就是说太阳能电池的单位面积的发电功率永远达不到1.36 kW / m².

太阳能电池虽然可以提供清洁的能源,但由于目前制造太阳能电池的成本很高,所以它的广泛应用受到很大的制约.例如,据报载,上海某高校的一位教授花费24万元人民币,购置一套太阳能发电装置,这套装置每年可发3 000度电.按上海的市电价格,3 000度电约2 000元左右.从这个实例可看出,用太阳能发电对普通百姓来说得不偿失,因为24万元存入银行,每年的利润就在5 000元以上,何况也不是每个家庭都能拿得出24万元来!所以,要发展太阳能电池发电,一方面要依靠制造太阳能电池的成本不断降低,另一方面更需要国家政策的扶持,降低空气污染毕竟是一项社会公益事业.

责任编辑 蔡华杰