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光谱变化对光伏能量转换热力学极限的影响( The Impact of Spectral Variation on the Thermodynamic Limits to Photovoltaic Energy Conversion )
Patrick J.M. Isherwood Ian R. Cole Alex Smith Thomas Richard Betts
对光伏功率转换的基本限制的研究历史上使用单一的预定条件集来定义器件性能限制。这不能解释现实情况中所涉及的许多变量。以前描述太阳能转换的热力学损失的工作通常使用分析方法，排除了使用真实世界的光谱。本文描述了一个模型，它结合了解析方法的优点和详细的数值平衡计算，能够在更有代表性的条件下分析最大可达到的功率转换效率和相关的光伏损耗机制。该模型中的输入光谱被视为单独的光束和漫射分量，无论从功率还是从被包复角度来看都是如此。转换的差异表明漫射光有效地处于最大浓度下。这并不会导致效率的提高，因为等效的能量被计入卡诺损耗中。因此，光谱的漫射部分的卡诺极限低于直射光的卡诺极限。对五个地理上不同的地点的模拟每小时晴空光谱进行了一年的分析。结果表明，在高纬度下，窄禁带器件的最大效率与宽禁带器件的最大效率相似，而在低纬度下，宽禁带器件的最大效率略高。低纬度地区的辐照度增加使情况更加复杂。无论带隙如何，低纬地区的年能量转换变化不大，夏季的较大转换被高纬度地区冬季的减少所抵消。
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