光伏電解水是一種通過(guò)光伏電池板和電解槽將太陽(yáng)能發(fā)電和水分解相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可再生綠氫能源生產(chǎn)的技術(shù),。
影響光伏電解水裝置制氫效率主要有以下三個(gè)因素,，分別是：
光伏電池自身的發(fā)電效率,；
光伏電池與電解槽之間的電能傳遞效率；
電解槽內(nèi)部的質(zhì)子交換膜的效率,。
光伏電解水裝置的制氫效率可通過(guò)公式表示為[1]：
ηm是光伏電池效率
ηt是光伏電池與電解槽之間的傳遞效率
ηe是質(zhì)子交換膜效率
本篇文章主要講解的是光伏電池效率ηm的計(jì)算,，同系列的其他計(jì)算方法將在后續(xù)的文章中進(jìn)行說(shuō)明。
光伏電池效率ηm的計(jì)算公式如下：
Ac是光伏電池的有效面積,，它決定了光伏電池能夠吸收多大區(qū)域的光照,，通常以m2為單位；
G是太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度,，表明了太陽(yáng)能輻射到光伏電池板表面上的能量流量密度,，通常以W/m2為單位；
Ic和Vc分別是光伏電池的電流和電壓,，它們的關(guān)系如下[2]：
Iph為光電流，是光伏電池吸收入射光子后產(chǎn)生的電流,，單位為A,；
I0是光伏電池的飽和暗電流，定義為光伏電池在無(wú)光照時(shí),，由外電壓作用下P-N結(jié)內(nèi)流過(guò)的單向電流,，單位為A；
e為基本電荷,，大小為1.6×10-19C,；
A是光伏電池的理想因素，通常在1到2之間,；
KB是玻爾茲曼常數(shù),，為1.380649 × 10-23J/K；
Vc是光伏組件輸出的電壓,，單位為V,；
TC為電池的工作溫度,，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)試獲得，單位為℃,。
在這些相關(guān)參數(shù)當(dāng)中,，光電流Iph和飽和暗電流I0計(jì)算較為復(fù)雜，需單獨(dú)展開(kāi)講解：
光電流Iph計(jì)算方法如下：
G是太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度,，單位為W/m2,；
ISC是光伏電池的短路電流，定義為電池電路中沒(méi)有連接任何負(fù)載電器或電池充電器等設(shè)備時(shí),，光伏電池所能產(chǎn)生的最大電流,，單位為A；
k0是短路電流時(shí)的溫度系數(shù),，不同類型的光伏電池以及不同的制造商制造的光伏電池具有不同的溫度系數(shù),，單位為%/°C，具體數(shù)值需查閱相關(guān)產(chǎn)品文檔或者咨詢相關(guān)技術(shù)人員,；
TC為電池的工作溫度,，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)試獲得，單位為℃,；
是參考溫度,，來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)化光伏電池性能的測(cè)試溫度，為25℃,。
其中,，TC和的關(guān)系為
，λ是溫度系數(shù),，為光伏電池在開(kāi)路電壓或工作電壓狀態(tài)下,，隨溫度變化而產(chǎn)生的相對(duì)變化率，通常表示為%/°C,，代表每攝氏度溫度變化時(shí)電壓變化的百分比,；G為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，單位為W/m2,。
飽和暗電流I0計(jì)算方法如下：
Ior是光伏電池的反向飽和電流,，表示當(dāng)光伏電池處于反向偏置狀態(tài)即正極電壓低于負(fù)極電壓時(shí)，通過(guò)電池的微小電流,。這個(gè)電流是由于電子-空穴對(duì)在材料中的自然漂移而產(chǎn)生的,，這種電流在實(shí)際應(yīng)用中通常要被盡量減小,，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致能量損失,，單位為A；
TC為電池的工作溫度,，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)試得知,，單位為℃,；
是參考溫度，來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)化光伏電池性能的測(cè)試溫度,，為25℃,；
e為基本電荷，大小為1.6×10-19C,；
Eg是帶隙能量,，是半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)中電子能級(jí)的躍遷所需的最小能量，不同的材料具有不同的帶隙能量,，通常以電子伏特eV作為單位表示,；
KB是玻爾茲曼常數(shù)為1.380649 × 10-23J/K；
A是光伏電池的理想因素,，通常在1到2之間,。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，通過(guò)計(jì)算光電流Iph和飽和暗電流I0,，以及測(cè)試光伏電池板的輸出電壓,，便能推算出光伏電池的電池效率ηm。
