
【化】 photopeak efficiency
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【醫】 light; phot-; photo-
【電】 electrical efficient
光電效率(Photoelectric Efficiency)是光電轉換過程中能量轉化效能的核心指标,指單位時間内入射光能量轉化為有效電能或信號能量的百分比。根據中國國家标準化管理委員會發布的《GB/T 6495.1-2022 光伏器件》,其計算公式定義為:
$$
eta = frac{P{text{out}}}{P{text{in}}} times 100%
$$
其中,$eta$為光電效率,$P{text{out}}$為輸出電功率,$P{text{in}}$為入射光功率。
在工程應用中,光電效率受材料帶隙、表面反射損失及載流子複合率等因素影響。例如,單晶矽太陽能電池的實驗室最高效率可達26.7%(來源:美國國家可再生能源實驗室2023年技術報告),而鈣钛礦材料因吸光系數高,近年效率突破至33.7%(參考《Science》期刊2024年光伏材料綜述)。該參數直接決定光伏系統發電量,被國際電工委員會(IEC 61215标準)列為器件性能的核心認證指标。
光電效率是描述光能轉化為電能效率的物理量,具體可分為不同場景下的定義和應用:
光電效率通常指光能轉化為電能的比率,核心機制基于光電效應:當光子能量超過材料逸出功時,電子被激發形成電流。其理論基礎由愛因斯坦公式表達: $$ hv = E_k + W $$ 其中,( h )為普朗克常數,( v )為光頻率,( E_k )為電子最大初動能,( W )為材料逸出功。
單色光轉化效率(IPCE)
用于實驗室測量單色光下的光子-電子轉化率,公式為:
$$
text{IPCE} = frac{1240 cdot I{sc}}{lambda cdot P{in}}
$$
其中,( I{sc} )(μA/cm²)為短路電流密度,( lambda )(nm)為入射光波長,( P{in} )(W/m²)為入射光功率密度。
光伏組件效率
實際應用中,光伏電池效率計算為:
$$
eta = frac{text{最大輸出功率}}{text{入射光強} times text{電池面積}} times 100%
$$
标準測試條件為輻照度1000W/m²、溫度25℃。例如,輸出250W的1.638m²組件效率為15.3%。
中國工信部規定,多晶矽和單晶矽組件的最低轉換效率分别不低于16%和16.8%(2018年标準)。實際研究中,IPCE用于評估材料在特定波長下的光電響應特性。
如需更詳細數據(如不同材料效率對比),可參考上述來源中的測試條件及公式參數。
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