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全球暖化將使太陽能效能下降

出處 Forbes 作者 黃孔良 年份 2019/11/05
報告類型 新聞報導 分類 新及再生能源 資料時間 2019年11月
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       在接近地球表面的日照量增加的近期環境中,利用太陽光電產生100%的清潔電力似乎是滿足我們不斷增長的電力需求的理想解決方案。然而,太陽能板對溫度非常敏感,現在麻省理工學院(MIT)的一項研究指出到2100年時,全球暖化將如何減少太陽光電能源產出。

       首先介紹太陽光電的能量是如何形成的。當太陽光將能量傳遞給光電板材料中的電子時,光伏電池產生電流。該過程會在材料結構中產生電洞(因電子吸收光能後跳躍至導電帶),而影響光伏電池效率的一個重要因素是電子與電洞重新結合的速率,速率愈高,產生能量愈少,且該速率對溫度高度敏感:溫度越高,重組速率也越高。

       根據  麻省理工學院太陽光電研究實驗室的研究人員表示,他們計算出隨著地球變暖,平均而言,溫度每增加1°C,太陽光電的發電量就會減少0.45%。他們利用聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)預測的溫度變化研究了這種變化的影響,該氣候變化根據對未來溫室氣體排放的不同估計做出了若干預測。研究員Peters和Buonassisi使用RCP4.5情境(代表每平方公尺的輻射強迫力增加了4.5瓦),其中溫室氣體排放值在2040年達到高峰值,且2100年之前全球平均溫度將提高1.8°C。

       研究人員表示,隨著地球陸地上幾乎所有地方的氣溫升高,各地的能源輸出都會減少。 但有些地區的情況會比其他地區更糟糕,例如美國南部、南部非洲和中亞。

       然而,其他因素也會影響太陽光電的功率輸出。特別是,入射太陽光的量將取決於雲層和大氣含水量,如濕度。研究人員指出,他們用來計算功率輸出下降的-0.45%/°C數字只是一個有代表性的數字。材料科學的突破可以在未來顯著改變它,例如,具有較高帶隙的材料如碲化鎘,效率下降明顯較小。

       然而,此研究透露的資訊很明確:全球變暖將減少太陽光電可以產生的電量,且可能對於某些地區造成更大的影響,因此這因素需要在長期規劃中加以考慮。