阳光到底是如何被“吃”进去的 咱们先把那个最大的误解给捋一下,别总盯着忒阳脸,盯着它是白给。忒阳跟咱们是没关系的,它就是个发了光的球,跟地球距离特别远,再讲点物理课,光跑到地球还得绕个弯,也就是常说的 150 万公里。
要是光真能像水流一样像水一样流过来,早就铺满地球了,结局不是这样。
那凭啥忒阳能能发电?得扯点别的门道。 这靠的不是“光”,而是“电势差”。
你想想,光伏板就像一块庞大的电池板,它收集的是光子。光子撞入硅片,就把能量给拿走。
这个过程叫光电效应。好办说就是电子被挑起来,飞了起来。
这时候你得搞清楚,电子飞起来是出于光子的能量够大,还有两个条件,一个是材料够好,一个是电压够高。 材料好?材料好就是这就需求把材料搞纯了,把杂质都去掉,让电子跑得更顺当。目前的技术就是把晶体硅纯度拉到 29 个 9,简直只留了杂质分子。别看听起来老,但好歹是个老东西了,工夫一长,目前的技术在这块上可没多少新东西能比了。电压高?电压高意味着材料得做得厚一点。光伏板是有层结构的,中间那层硅片越厚,电压就越高,发电量也就越大。 那光强大了,发电量该往哪变呢?光强大了,电压就会变小。
这就好比你踩油门,车子跑出去的速度跟发动机转速成正比,但刹不住车的刹车力度跟车速相关。电压跟光强成正比,电流跟光强成反比。光越强车跑得越快,但刹不住。
这关系是线性的,不是指数级的。 再说说忒阳本身。忒阳光谱里,由此可见光占了大头,特别是红光,能量挺大。
实际上红外线和紫外线也占了不少,但咱们用的硅片,对红外线的吸收效率反而更高。
故此你看,平时白天照在光伏板上的,大局部是红外线,不是由此可见光。
这玩意儿能量大,但硅片不如专门做红外吸收的材料,故此效率低,没啥用。 那咱们如何把这些光转成电?核心就是硅片。硅片挺薄,也就几微米厚,但这就好事。忒薄的硅片,电子运动快,就能碰到一层层东西,把光给“吃”进去。
要是硅片厚了,电子跑不掉,就转不动了。
故此光伏板务必做得薄,薄得连眼都看不见。 光伏板不是整块一块的,它是有层的。最外面那层叫表面电极,主要是为了收集电子,把光反射回去,让电子多走几圈。
然后里面是半导体的多晶硅片,发黑的那一面是光吸收面。再往里是背电极,把电子收集走。中间那层硅片越厚,电压越高,发电量越大。 那效率的提升空间在哪儿?有人认定硅板效率已经够高了,但我认定还有无限的可能。传统的光伏板,大约 20% 左右,这是物理极限。目前的新材料,比如钙钛矿,效率能到 26% 以上,固态电池也能到 25%。
这差距就出来了。 咱们再聊聊温度。光伏板在阳光下挺好办升温,温度升高了,效率反而下降。
故此光伏板需求散热。有些板子表面涂了银色要么白色的反射层,就是为了散热。温度每升高一度,效率就掉几百个亿分之一。
这关系挺怪,温度跟效率成反比。
故此夏天中午照在光伏板上的,效率相对低,但冬天晚上照在光伏板上的,效率反而高,出于晚上温度低。 最终说说成本。光伏板贵吗?看似便宜,实际上贵。一块 200 瓦的板子,成本能几千块。
这价格得从哪来?卖的不只是板子,还有技术。技术成本包含专利、研发、设备,还有人力。
这些加起来,一块板子成本能几千块。
故此光伏板不便宜,但技术成本也不高。 忒阳能的原理,实际上就忒好办了。光把硅片咬了一口,电子跳起来,就把电给造出来。
这还不好办?这原理跟家里用的电池板是一模一样的。