全球变暖将降低太阳能电池的效率

在 21 世纪，有两件事肯定会发生：地球将变暖，太阳能电池板的部署将增加。考虑到这两个因素，问题出现了，全球变暖将如何影响未来几十年的太阳能生产。

由于光伏电池对温度很敏感，它们的性能主要取决于当地的气象条件，例如大气中的气溶胶浓度和水含量。最流行的光伏技术硅的性能随着温度和湿度水平的升高而降低。

尽管温度上升对太阳能电池性能的影响已在多项研究中得到解决，但对太阳辐射变化的预测仍不确定。现在，麻省理工学院的研究人员对气候变化对全球硅光伏电池性能的影响进行了简单预测。

他们使用代表性集中路径 (RCP) 4.5 情景来分析光伏装置的影响。该情景预测温室气体排放量在 2040 年达到峰值，到 2100 年全球平均气温（1.8 开尔文）将上升。

太阳能电池板由多个称为光伏电池的较小单元组成。这些细胞的工作原理是让光子（来自阳光）从原子中分离出电子，从而产生电流。

这样做的同时，它们还会在材料内产生带正电的“空穴”，这些“空穴”以与电子相反的方向流动。电池的效率取决于电子与空穴复合的速度。它们复合得越快，输出就越少，因为这会将它们带出导带。

复合率与温度成正比。这意味着随着外部环境变暖，太阳能电池板的输出会下降。

随着地球上几乎所有地方的温度升高，太阳能电池的效率预计无处不在。但是，某些地区会比其他地区更好。据研究人员称，受影响（最严重）的地区是中亚、南部非洲和美国南部。

参考：arXiv:1908.00622

计算表明，平均而言，温度每升高 1 度，光伏电池的输出就会降低 0.45%。硅光伏装置发电量将下降近15千瓦时/千瓦时，部分地区损失高达50千瓦时/千瓦时。

研究人员还制作了一张全球地图，以显示任何地区能源输出变化的程度。

估计 21 世纪全球硅光伏装置的能量输出变化

研究人员确实提到 -0.45%/K 标记只是一个代表值。未来材料科学的进步可能会大大改变这些数字。

例如，具有更高带隙的材料，如碲化镉，能量输出的下降要低得多。因此，未来的太阳能装置可能对温度变化更加稳健。

阅读：效率最高的双层太阳能电池，效率为 22.4%

此外，全球变暖并不是降低太阳能电池效率的唯一因素。特别是日照和湿度水平的变化会影响到达面板的阳光。在为未来规划绿色可再生能源系统时，我们需要考虑所有这些因素。

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