太阳能电池的转换效率还能提高多少？

现在大多数PV板的效率11-19%。比较低。

太阳能转化效率分为光电转化效率和光热转化效率。

一、光电转化效率

铺垫1、首先要理解光，宏观上我们看到的太阳光是五颜六色的，也就是不同波长的光线，微观上不同的光线是光的不同频率，光的不同频率是因为携带不同的光子，而光能发电的能量来源就是光子。

光子能量 photons energy ： E=hc/λ

h 是普朗克常量 c 是光速 λ是波长

铺垫2、能隙带bandgap，发源于能带理论，是研究固体中电子运动的术语。能带隙是从键中释放电子所需的最小能量。光子携带的能量如果小于能带隙所必需的能量，则无法释放电子。以晶体硅为例，Si 的bandgap约是1.12ev，转化为光子差不多1.1波长。OK，那么太阳光在地球表面形成光谱的范围是2u--400nm,由刚才的公式可知波长越短的能量越大。

光电过程通俗来说就是光子使电子从原子键分裂出来产生载流子（charge carriers），PV板属于半导体，半导体的载流子包含（带负电的电子）负电子和（带正电的空穴）正电洞（positive holes）。



效率低的原因分三步走：

1、光打在PV板上，首先一部分会反射并没有射入PV；

2、有些光子能量不足（波长太大），达不到bandgap。科学保守估计，25%的入射自然光因为其能量值低于晶体硅的能带隙而没有被吸收，根本没有发生光电转化。

3、有些光子能量太大，导致进入PV的又有一些产生了热量。热量产生的原因是有一部分光子携带的能量太大，没有发电直接转热。科学保守估计占30%

最后剩下一部分才完成了光电转换。

因此，PV板效率低的主要原因就是不能主动的反应所有光谱。

其他原因：

1、PV板使用的材料不同，材料本身对电子流的天然抵抗力也不同，这个natural resistance还会削减PV效率。

2、板与电接触点（electrical contacts）还会有损失。

3、solar cells 最佳效率是在低温下，随着温度的升高效率会递减。而戏剧性的是PV板不得不一直在阳光底下暴晒，所以效率大幅降低

4、PV板不能够全天对光，其角度损失。

现在最新的效率可以提升到44.7%。采用多层涂层。但是太贵，一般只用于航空航天。

二、光热转化效率。这一部分我以前答过，简化了。

也就是常说的CSP，聚焦式发电。抛开储存不说。

镜子聚热--（油或水）--蒸汽--汽轮机--发电

这里面效率就涉及到热传输效率，蒸汽转化效率，卡诺循环效率和郎肯循环效率。

最主要的损失：

1、汽轮机损失



汽轮机的效率40%拉低了发电效率。

2、热传输效率，要损失40%

3、热--汽效率 要损失＞10%

所以光热的整体发电效率在30%左右。