现代太阳能电池的发电效率和生产能耗是怎么个概念?

听说在若干年以前,太阳能电池生产消耗的电能,和全寿命能发的电是差不多的。那么技术发展到现在,常用量产货水平的太阳能电池,发电效率和生产能耗的比例是什么…
关注者
72
被浏览
24,974

12 个回答

先回答发电效率
我把它理解成太阳能电池板发电的能力,一小时1平方米的电池能发多少电,这样听起来比较好理解;按照现在光伏测试系统常用的条件,效率通常是在AM1.5G的光照下测算出来的;AM1.5G的含义是,地表与太阳光入射方向为45度角时,太阳的辐射强度,AM1.5的功率密度大约是1,000W/m2;现在商用的硅基太阳能电池板的效率可以稳定达到15%以上,意味着一平米的太阳能电池板功率大约等于150w;20平米的电池阵列功率约为3KW,稳定工作一小时是三度电;这就是发电能力;
AM1.5G是一个折中的辐射强度,有的地方日照更强,有的地方日照更弱,再考虑不同地方日照天数的差异,按照日照强度, 对我国国土进行分类;具体到某地的数据,应该有据可查,这个你们自己查吧
上述数据略有低估,性能较好的商用单晶硅太阳能电池板效率可以达到18%以上;大规模地面电站的日照强度和日照时间也非常可观,因此发电效率要比上面的估算高出一些;


再说生产过程中的能耗,感谢 @李阳 提供的内容;这个因素很早就被考虑在内,并且有专门的术语;
——————————————
太阳能光伏能量回收期EPT(Energy Payback Time),太阳能光伏能量回收期是太阳能光伏行业技术非常重要的一个能耗指标,并且太阳能光伏能量回收期它可以作为判断可再生能源的指标之一。简单的说 一个太阳能光伏发电系统在寿命周期内消耗的能源除以本太阳能光伏系统平均每年的能源输出量,计算出太阳能光伏系统需要几年的时间才能把寿命期间内消耗的能 源收集回来。显然能看出来,这个EPT光伏能源回收期时间越短越好。

我们收集了国内太阳能光伏发电大量的数据做分析研究发现,目前太阳能光伏发电能源回收期大概在2-5年时间,回顾上世纪的数据,上世纪的80年代太 阳能光伏发电的EPT长达5-10年之久,上世纪的90年代缩短光伏能量回收期为3至8年左右了,看得出来太阳能光伏产业在不断地技术创新发展,伴随着太 阳能光伏能量回收期不断的缩短,未来太阳能光伏能源回收期可降至1-2年。


————数据摘自大唐光伏能源2012年8月发布的内容。

考虑到商用的有机太阳能电池设计寿命普通在15年左右,EPT只需要20个月意味着,前20个月发的电已经可以覆盖整个生产和使用周期内的耗能,那么20个月以后,发多少赚多少了对吧。


除了已经商用的,还有在实验室内孵化还没出世的新技术:有机太阳能电池/燃料敏化太阳能电池/钙钛矿等等;这些要么效率不高,要么稳定性不够,或者太毒,都没办法拿出来商用;不过前景可期,因为生产过程能耗低,成本低;

来个栗子;以聚合物太阳能电池说明一下,实验室制备的平方毫米级器件效率在11%左右;而大面积器件的P效率低至2%附近,可是EPT有可能低至0.2 years,前景可期;


再加点儿私货

毋庸置疑,尽管原料高纯硅提纯冶炼高耗能高污染,大规模利用硅基太阳能电池板仍然是个划算的生意;大面积推广最大的障碍在于居高不下的装机成本;以及强大的能源利益集团对现有能源结构的顽强防御。

太阳能电池的成本高昂是个伪命题;相对于化石燃料,每千瓦时的直接成本确实高出很多;原因是化石燃料的使用成本被大大低估了;计算化石燃料燃烧产能的成本时,仅仅计算了生产过程中工具和人力的消耗,环境影响的成本评估并没有被列入;考虑到以化石燃料为主的能源结构带来的环境污染,以及因为污染治理而造成的额外开支,化石燃料的成本和代价应该远远高于现值;

能源是一个被各国政府牢牢掌控的行业,因此实际的成本和价值也无法完全通过市场释放,如果通过化工项目,将煤和是由转化为初级化学品,进而通过一系列化学反应制备日用品,化石燃料的价值要高出许多;如果没有以煤和石油为主的能源结构,和政府对煤和石油价格的严格掌控;化石燃料的市场价值也比现在高出很多。



比较一下不同能源的EPT,CWP(温室气体排放量)

参考文献:

1. 25th Anniversary Article: Rise to Power – OPV-Based Solar Parks

DOI: 10.1002/adma.201302031

2. 光伏太阳能电池生产过程中的污染问题 doi: 10.1360/032013-79


第二篇浅显易懂:感兴趣的话可以一读

继续浏览内容
知乎
发现更大的世界
打开
浏览器
继续

 据业内人士测试,生产一块1m×1.5m的太阳能板必须燃烧超过40公斤煤,但即使中国最没有效率的火力发电厂也能够用这些煤生产130千瓦时的电——这足够让2.2瓦的发光二极管(LED)灯泡按照每天工作12小时计算发光30年。而一块太阳能电池板的设计寿命只有20年。

先不说数字,黑光伏能不能找个逻辑好点的。

如果从整个寿命周期看,肯定是消耗的比产出的要大很多。
请问怎么“肯定”出来的?

关于题主的问题,请搜 能源偿还时间(Energy Payback Time)
继续浏览内容
知乎
发现更大的世界
打开
浏览器
继续