太陽常量和太陽能電池的發(fā)電功率

金仲輝

太陽能電池可以提供清潔的能源,它越來越受到人們的重視.如果要問及太陽能電池的發(fā)電功率,可能許多人是難以說清楚的.

要回答這個問題首先要了解以下兩個物理量,即太陽輻射能流密度(單位時間內(nèi)通過垂直于電磁波傳播方向的單位面積的電磁波能量)和太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率.我們用太陽常量這個物理量來描述地球表面附近的太陽輻射能流密度大小,它是指在平均日地距離處,太陽在單位時間內(nèi)投射到地球大氣層頂外垂直于太陽光線方向的單位面積上的全部輻射能量.太陽常量的數(shù)值為1.36 kW / m².那就是說,如果將1 m²的太陽能電池投放在地表附近的太空中,且太陽能電池板板面與太陽光線方向垂直的話,太陽能電池板接收到的光功率為1.36 kW.事實上,太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率較小,所以太陽能電池的發(fā)電功率遠(yuǎn)小于1.36 kW / m².我們現(xiàn)在知道,用硅材料制成的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為10%左右,用砷化鎵晶體制成的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)20%以上.根據(jù)半導(dǎo)體理論計算,太陽能電池光電轉(zhuǎn)換極限效率為32%,也就是說太陽能電池的單位面積的發(fā)電功率永遠(yuǎn)達(dá)不到1.36 kW / m².

太陽能電池雖然可以提供清潔的能源,但由于目前制造太陽能電池的成本很高,所以它的廣泛應(yīng)用受到很大的制約.例如,據(jù)報載,上海某高校的一位教授花費24萬元人民幣,購置一套太陽能發(fā)電裝置,這套裝置每年可發(fā)3 000度電.按上海的市電價格,3 000度電約2 000元左右.從這個實例可看出,用太陽能發(fā)電對普通百姓來說得不償失,因為24萬元存入銀行,每年的利潤就在5 000元以上,何況也不是每個家庭都能拿得出24萬元來!所以,要發(fā)展太陽能電池發(fā)電,一方面要依靠制造太陽能電池的成本不斷降低,另一方面更需要國家政策的扶持,降低空氣污染畢竟是一項社會公益事業(yè).

責(zé)任編輯 蔡華杰