太阳能电池板能用人造光工作吗?
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写的合格的太阳能工程师卡洛斯.上次更新:
太阳能电池板可以在人造光下工作。然而,它们的性能和能量输出永远不会像暴露在阳光下那样高。太阳能电池板的能量输出也会根据灯泡的类型、光的类型(暖光或冷光)、强度和人造光的波长而变化。
让我们分析其中的一些事实,以便给你一个好的参考,人工光对太阳能发电性能的影响。首先,我们必须处理一些技术因素。
太阳辐射和光谱
太阳辐射是使用由太阳能电池板发电的能量的主要来源。我们可以将其描述为从太阳的能量通过一组电磁辐射的被分布在光光谱从紫外进入红外辐射的转移。
太阳辐射光谱可以根据到达地球的电磁波的波长分为几个区域,如下图所示:
来源:Geolycafe
从上图可以看出,在可见光区域可以得到最高的辐照度值。这个区域包含了彩虹的所有颜色,波长从400到700纳米。波长700nm以后,不再有可见光,而是红外波长。太阳光谱的这一部分提供了地球上的热量,这是一个辐射光谱太阳能热水器或者一个太阳池的毯子将用来在家庭中加热游泳池水。
基于这种方法,大多数太阳能电池板制造商专注于最大限度地吸收可见光区域内的光。然而,太阳能电池板也可以设计成吸收更宽波长的光。下面我们可以看到,一些最常见的太阳能电池板技术,比如单晶和多晶模块它们能够覆盖范围更广的波长,包括可见光。它们还可以包括近红外区域的波长(高达1200纳米)。其他流行的薄膜技术,如CIGS和CdTe也可以覆盖这些区域,尽管效率较低。非晶态(a-Si)、砷化镓(GaAs)、染料敏化(DSSC)和有机太阳能电池主要局限于可见光区域。
来源:针对室内光伏应用特性的典型人工光源的建议- B.Minnaer和p.p veelaert,根特大学
正如你所看到的,有一些还可以通过像硅模块线束电力大,商业化技术用于其他波长的光。因此,我们可以问自己,是有可能,太阳能电池板可以从其他光源,如白炽灯或荧光灯灯泡利用电力?
人造光
白炽灯由一个玻璃球组成,其中灯丝被加热到高温(2000至3000 K),通常定义为光谱波长为300 -830 nm,其峰值在光的红外区域。因此,如果太阳能电池板可以从波长低至300纳米至1200纳米的波长中提取能量,那么太阳能电池板可以从这种波长中提取一些能量是合乎逻辑的。
来源:COMSOL.
另一方面,定义荧光灯并设计成位于光的可见区域内。使用不同技术设计的荧光灯(约12)有许多类型的荧光灯。然而,其中大多数使用电荷的气体,如汞,以创建电流流动的路径。反过来,这将导致磷光体荧光并创造可见光。该技术侧重于可见光光谱的下部带,其产生低紫外线。
LED和金属卤化物技术也是其他常见的人造光源。金属卤化物灯是一种高压放电灯,使用蒸气汞和金属卤化物混合气体中的电弧来产生广谱光。另一方面,发光二极管(LED)是固态灯,利用带隙(一种限制电子在材料内部的屏障)的电致发光来发光。它们可以分为冷技术和热技术。
根据比利时根特大学的一项研究,我们可以看到所有人工光技术的典型波长范围缩放到500勒克斯。
不同荧光灯中光的光谱辐照度与波长范围。F2:冷日光灯一个相关宽带荧光灯(CCT = 6500 K):4230 K. F7的色温(CCT)。F11:窄三波段荧光灯(CCT = 4000 K)
来源:针对室内光伏应用特性的典型人工光源的建议- B.Minnaer和p.p veelaert,根特大学
不同LED和金属卤化物灯的光谱辐照度与波长范围
来源:针对室内光伏应用特性的典型人工光源的建议- B.Minnaer和p.p veelaert,根特大学
在人工光照条件下测试的太阳能电池板
本Minnaert从根特大学的彼得·Veelaert问自己同样的问题,我们不知道我们自己。因此,寻找真相,他们把所有的人工照明的分成不同的类别:白炽灯,荧光灯,LED和金属卤化物灯。
然后,它们使用不同的太阳能电池板技术,如单晶,多晶,碲碲,CIG,以及其他500卢斯的室内条件下的这些模块的动力输出(平方米的平方米的典型光线)提到的人工光源。
令人惊讶的是,他们发现它确实可以通过太阳能电池板从人造光线中使用电力。然而,效率值无处可行,靠近户外日光条件中的预期。
他们发现单晶技术和白炽灯是从人造光中获取电能的最佳组合,其次是多晶技术和CIGS技术与白炽灯的结合。然而,考虑到500勒克斯照明,可能只有6 W/m2,标准测试条件太低。
的光像荧光其他来源,LED和金属卤化物是效率不高与硅电池,而是与砷化镓和CdTe太阳能电池板。然而,这些技术不适合于所有的,因为它们能够产生大于1瓦/米2.
结论
有很多关于太阳能电池板的工作原理在不同的场景。例如,太阳能电池板是否通过玻璃工作或使用人工光源时,工作是最猜测。
也许是你想知道这一点的原因就是能够使用你的手机太阳能充电器在家里,或者在评估可以安装的商业安全应用程序时无线太阳能安全摄像头同时将模块放入其中,以获取人造光。
不管原因是什么,根据这项研究,我们可以得出这样的结论:太阳能电池板可以与人造光一起工作,但利用这种光源所获得的效率是如此的微不足道,不值得将其视为电力供应。
此外,如果我们比较荧光光源的辐照光谱和太阳辐射光谱,我们可以注意到很大的差异。
太阳辐射光谱曲线遵循平滑和连续的形状,最大限度地将光转化为电能。我们可以注意到,用nm乘以波长。光谱辐照度为W/m2,理论上可以获得1000 w / m的值2.
但是,当我们将其与荧光灯,LED或金属卤化物光谱辐照度进行比较时,我们可以注意到它们中的许多尖峰,不允许光滑吸收光。此外,这些值在MW / m中2500勒克斯。当我们用波长nm乘以它们。,我们得到的值低于30 W/m2.差别简直是天文数字。
对于与BIPV商业建筑中的应用程序,照度值可以增加,但是,他们不会像吸引力,因为要考虑安装太阳能电池板,以利用人工光源的。作为参考,一个欧洲冠军联赛体育场能有2000勒克斯的平均照度,如果你乘估计30W / M2在500 lux × 4(达到大约2000 lux),那么你只能获得大约120W/m2辐照度值,仍然很低。
参考资料
- 欧足联体育场照明指南2016——欧足联
- 室内光伏应用特性的典型人工光源建议——能量
- 太阳能能量分布- 地质咖啡馆
- 普通光源发射光谱的计算- COMSOL.
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人造光的颜色给出了太阳能电池板捕获的最佳能量
你好鲍勃,
答案就在这张名为“不同LED和金属卤化物灯的光谱辐照度与波长范围”的图中。如你所见,低温led有更高的光谱辐照度,这意味着它们更适合太阳能。波长接近450 nm时,对应的颜色为冷白色。换句话说,冷白色是太阳能电池板最好的人造光色。
哇!这是一个简单的问题的答案。我认为像我这样的普通凡人问了这个问题,太阳能电池只能被阳光充电,或者将运行的白炽灯泡或荧光管光线充电,它们不像太阳那么多,但至少有一点(如图所示)阴天没有太阳给他们充电)?那是我的问题。我猜答案是荧光灯管灯和白炽灯照明的一小位。我为拼写的任何错误道歉,并想知道你是否会回答我。谢谢。
你好,简,
谢谢你的问题,
这是一个很好的猜测牛仔裤。然而,在太阳能电池板作为阳光的发电方面,人造光无处可靠,甚至在多云的日子里。所以答案是否定的。现在,在哪些来源更好,在大多数情况下,白炽灯将产生更多的功率,因为它在更广泛的波长范围内具有更高的频谱辐照度,如您所见链接.
然而,白炽灯的功率比荧光灯更依赖于距离,因此,它需要比荧光灯源更近,以产生相当数量的电力,为小型设备。
良好的阅读十分清晰易懂。
激光怎么样?
这个问题要宽泛,以免显得太无知
你好菲尔,
谢谢你的问题,
不幸的是,激光不适用于这一目的。它们的能量非常低,对于太阳能电池板来说是察觉不到的。
卡洛斯,我有一个问题我想问一下,你在私人 - 你能不能给我发电子邮件直接打开的讨论。
谢谢,帕特
你好帕特里克,
当然可以,请通过联系我们我很乐意回答你们的任何问题。
最好
卡洛斯
问候卡洛斯,
我想知道我们是否可以有与Sunlight光谱相同的光源,并且可以无线传输能量。如果我错了请纠正我,但是你认为这是可能的还是因为低功率密度而不可行。
问候Bipeen,
这是一个非常有趣的评论,
因此,问题并不谎言找到在与阳光相同的光谱中产生的光源,已经存在。如果您看到文章的第一张照片,您将注意到太阳使用的可见光区域。现在,如果您从荧光灯和LED频谱看一下图片,您可以意识到它们在相同的波长范围内。
因此,问题不是要找到一种与太阳光谱相同的光源,而是要找到一种与太阳强度相同的可再生光源,而且不需要通电。不幸的是,这在我们的星球上并不存在。
关于无线电力传输,您可以找到一些与此技术和太阳能(如Power Bank)合作的设备。基本上适用于电磁场相互作用。在电子行业中,可能变得更加常见,但我发现很难想象会达到更大的尺度。
将太阳能园林夜景灯光足以功率晚上太阳能发电池泵?提前致谢。
你好亚当,
谢谢你的帮助
不幸的是没有亚当,太阳能供电的花园灯发射极少量的流明(其表示瓦的甚至更小的量),这并不使用它作为光源允许功率其它太阳能设备。而实际上,你的应用,池塘泵是相信还是不能够在潮期间需要大量的电力负荷,因此,你需要夫妇它与一个更大的网绑定光伏发电系统或尺寸的小型光伏系统用电池来供电,晚上泵。
希望这有助于,
最好
卡洛斯
我有一个太阳能电池供电的焊接镜头,当我碰到我使用的任何焊接过程时,它会自动变暗。我的问题是,从焊接过程给出的UV光线是对太阳能电池充电的正确频谱,使其正常工作?我只说紫外线,因为它会像太阳一样闪光烧伤皮肤和眼睛。
你好,米歇尔,
谢谢你的评论,
非常有趣的问题,米切尔。事实是,正如你在文章的第一张图中看到的,太阳辐射由多个波长组成。其中之一是UV (400nm以下),但它的波长在W/m2上不如可见光强。
现在,您手中拥有的产品在太阳能产品中具有不寻常的产品,因为它不仅仅是在阳光下的开放区域,而且还用于黑暗地点。因此,必须使用另一个光源,在这种情况下,该源是来自焊接过程的UV射线。I’m sure the UV will be effective enough as to power the cells and charge the integrated battery of your lens since solar cells can still generate power using this source of light, however, it will never be as powerful as charging the cells with direct sunlight.
希望这回答了你的问题,
最好
卡洛斯
你好卡洛斯,
我在一家制造太阳能气象站的公司工作。我们使用各种类型的太阳能电池板,我正在寻找一种相当便宜的方法来测试电池板,有些重复性的结果。我们使用了卤素工作灯,但它们必须非常近,然后它们会变得足够热,损坏塑料和改变测试结果。我想要一个大洪水户外LED灯,使用100 w和200 w的功率,因为热量会辐射出的热沉但我不确定他们会强大到足以得到3 w的12×12太阳能电池板即使在10000流明的lm - 20000 lm。只是想知道你对此有何看法。
谢谢,
亚当
你好亚当,
有趣的问题,
所以,猜测它是一个20,000流明的光源,猜测它很酷的LED,它应该在450nm的范围内。因此,如果一个500lux光源,它能够提供大约13mW/nm*m2,那么我们说的是一个很酷的LED光源可以提供5.85W/m2。现在你要做的就是找出你的泛光照明我猜你指的是12×12英寸,大约是0.1平方米。
因此,勒克斯量将取决于光束角和从光到被照明的区域的源的距离而变化,我在此其它的端解释这很好文章.在那里,你会发现一个链接到勒克斯计算器。
用你计算出来的勒克斯量,你可以稍后进行比较。假设你选择的光源是2万流明,假设光源和面板之间的距离是1米,那大约是6300流明。如果我们除以6300lux/500lux(我们的照度参考),那大约是输出值的12.6倍。所以,12.6*5.85,大约是73.71W/m2。如果将这个值乘以模块的面积,也就是0.1 m2,就得到7.37W。
所以,是的,这在理论上是可能的,因为你的模块接收能量的7.37Watts。但后来也有因效率,PV损失等损失的事实,但这是另一个故事。我想说它值得尝试。
希望回答您的问题,
最好
卡洛斯
嗨卡洛斯,
焊接机发出的光强度能产生足够的能量来驱动太阳能电池板吗?
可以一组LED灯泡产生总共90000流明有助于太阳能面板供电?
谢谢你!如果你对更多类似的问题感兴趣,我随时为你服务,呵呵
你好,狮子座,
谢谢你的问题,
所以,对于第一个,太阳能电池可以在文章中提到的不同波长下工作。焊接过程是在紫外线光谱范围内的,它发出的光谱辐照度低,因此,它不能与太阳能电池与太阳。也许你想的是太阳能焊接头盔,确实有些混淆,因为有人说它们可以用焊接灯充电,理论上我们说过,这是可能的,但是,在实践中,在使用之前,将太阳能电池暴露在阳光下充电可能会更快。我们可能会在以后的文章中考虑它,谢谢。
对于第二个,这是一个有趣的分析,我们也可以考虑未来的帖子,因为读者不断询问这个主题。再次感谢这个想法。
最好
卡洛斯
你好卡洛斯,
想象一下生活在RV / Campervan的人,内部所有电气元件(LED,泵,风扇,加热水系统,冰箱,感应烹饪,笔记本电脑,手机充电器等)。)。
想象一下,他们晦涩后几天,甚至没有日光(高纬度比可能发生),通过其太阳能电池板充电。
然后想象他们选择一个在街道照明中度过一个晚上的地方,以努力抓住尽可能多的力量。
在阳光明媚和阴天的街道光线下,夜晚的夜晚收费的百分比是多少?
是否足以收取任何提及的设备?手机至少?
谢谢。
你好,佩德罗,
谢谢你的问题,
说实话,我会找到另一种方法在晚上给你的手机充电。
要开始有数百种不同的情景路灯能型的轻,高度和退化之间各不相同,因此,使得分析上是不是真的实用。
但是,如果你位于高海拔地区,这意味着你可能会有一些雾在某种程度上,特别在晚上,这使得光源消失,知道路灯的波束角非常大,晚上你可能得到力量太微不足道,甚至考虑它。底线是,不要醒着等手机充电。
你有更高的机会在白天充电设备,即使他们模糊的天或有雾,即使你看不到光,散射辐照度依然存在,这就够了,稍微负责一些基本设备和相信我它会比使用路灯。
还有一些设备不仅使用阳光充电,他们还用手曲柄充电。在这里,您可以看到一些示例手电筒.也许你可以找到一个足够适合你的,可以在晚上给手机充电一段时间。我知道这不是最好的方法,但如果你在野外待几天,没有阳光,那就没有太多的选择了。
谢谢,祝你好运
最好
卡洛斯
谢谢你的回答,但我期望的值是最大%或某种基本场景。我知道有更好的选择,这只是为了绝对的了解。