太阳能性能和效率

光伏 (PV) 电池或太阳能电池的转换效率是指照射到光伏设备上的太阳能转化为可用电力的百分比。提高转换效率是研究的一个关键目标，有助于使光伏技术与传统能源相比具有成本竞争力。

影响转换效率的因素 

并非所有到达光伏电池的阳光都会转化为电能。事实上，大部分都丢失了。太阳能电池设计中的多种因素限制了电池转换其接收到的阳光的能力。在设计时考虑到这些因素才能实现更高的效率。

• 波长——光由光子或能量包组成，具有多种波长和能量。到达地球表面的阳光的波长范围从紫外线到可见光范围再到红外线。当光照射到太阳能电池表面时，一些光子被反射，而另一些则直接穿过。一些被吸收的光子的能量转化为热量。其余部分具有适量的能量，可以将电子从原子键中分离出来，从而产生电荷载流子和电流。

• 复合——电流在半导体中流动的一种方式是“电荷载流子”（例如带负电的电子）流过材料。另一种这样的电荷载体被称为“空穴”，它代表材料内不存在电子并且充当正电荷载体。当电子遇到空穴时，它们可能会重新结合，从而抵消它们对电流的贡献。直接复合，即光产生的电子和空穴相遇、复合并发射光子，逆转了太阳能电池中发电的过程。它是限制效率的根本因素之一。间接复合是电子或空穴遇到杂质、晶体结构中的缺陷或界面的过程，使它们更容易复合并以热的形式释放能量。

• 温度——太阳能电池通常在低温下工作效果最佳。较高的温度会导致半导体特性发生变化，导致电流略有增加，但电压会大幅下降。温度急剧升高还会损坏电池和其他模块材料，导致使用寿命缩短。由于照射在电池上的大部分阳光都会变成热量，因此适当的热管理可以提高效率和寿命。

• 反射——可以通过最大限度地减少从电池表面反射的光量来提高电池的效率。例如，未经处理的硅反射超过 30% 的入射光。抗反射涂层和纹理表面有助于减少反射。高效电池将呈现深蓝色或黑色。

确定转换效率  

研究人员通过测量光伏设备的性能来预测电池将产生的电力。电功率是电流和电压的乘积。电流-电压关系测量光伏设备的电气特性。如果将某个“负载”电阻连接到电池或模块的两个端子，则产生的电流和电压将根据欧姆定律进行调整（通过两点之间导体的电流与两点之间的电势差成正比）点）。通过将电池暴露在恒定的标准光照下，同时保持恒定的电池温度，并测量不同负载电阻产生的电流和电压来获得效率。