太陽能發電也很怕高溫！25℃是太陽能發電最佳溫度，溫度太高反而影響發電

這種高溫的天氣都快把人逼瘋了，有人甚至還想買太陽能板來為自己家裡冷氣供電，省點電費。

在Hacker News上也是一片，「我們需要大量太陽能板」的貼文，還成為了全民熱議話題，討論度達到了809。

這種天氣下，英國7月一天的太陽能發電量就達到了66.9吉瓦時，能滿足全國8.6%的需求，德國據說還達到了太陽能發電量單日新高。極端高溫「百害真有一利」嗎？

很抱歉，你可能想太多了。太陽能發電，其實也很怕高溫！

太高溫，光伏發電效率下降了

這還得從太陽能發電的設備說起。太陽能發電的原理，本質上是利用光照射半導體產生的光伏效應（光生伏特效應），將光能直接轉變為電能。也就是透過將太陽光照射到P型半導體和N型半導體接觸形成的PN結上，PN結吸收光子的能量後，激發電子和空穴（向相反方向移動），進而出現異號電荷積累形成正負兩極，產生電壓。

從這個角度來看，更多的光能確實能產生更多的電能。

但高溫不等於更多的光能（即使沒有太陽光，環境溫度也可能非常高）；不僅如此，它還會嚴重影響半導體的工作效率。因為半導體半導體的溫度穩定性極差，必須保持在20℃~30℃範圍內才能正常工作，高溫不能及時散熱的話，會直接燒壞電路。除此之外，高溫還會產生熱斑效應和PID效應等影響。

熱斑效應，指串聯支路中部分元件因某些原因被「遮蔽」，不僅無法產生電量，還會被當做負載消耗其他支路產生的能量。一旦出現高溫天，局部溫度過高的情況就會被加劇，強化熱斑效應，直接導致組件電池板老化、損壞的情況。

畢竟作為暴露在外界的「一大塊板子」，光伏電池板不可避免會被污染，如出現鳥屎等。而鳥屎也就是導致一個小電阻，但高溫一出現，就會加劇它帶來的影響，極易出現燒壞元件的情況。

除此之外，PID效應（電勢誘導衰減）也會隨著高溫潮濕的環境加劇。

由於高溫天氣往往也伴隨著潮濕，因此空氣中的大量水蒸氣，會透過封邊矽膠或背板進入元件內部，進而導致元件內部大量電荷聚集在電池片表面，造成性能嚴重下降。

整體來說，太陽能發電的最佳溫度在25℃，溫度太高反而影響發電。

而且，高溫可能新能源發電有更嚴重的影響。像是部份核電站最近都在降低發電，因為排出的冷卻水溫度太高，會對海洋生物造成威脅。

或是去年年底，英國的托內斯核電站就不得不緊急關閉，因為較高的海水溫度導致大量水母氾濫，以至於直接堵塞了核電站冷卻水出口。

同樣在這些年，美國加州、日本、菲律賓和以色列的一些海水降溫核電站，也因為採取海水冷卻的方式，導致大量水母繁殖而無法繼續運行。

那麼，高溫會導致太陽能工作效率下降的話，透過熱能這種方式呢？

還有哪些利用太陽的發電方式？

所以除了太陽能光伏發電外，還有很多利用太陽能的新型發電方式，例如常被拿來做比較的光熱發電。

在中國敦煌就建有全亞洲裝機容量最大、全球單機聚光面積最大的熔鹽塔式光熱電站。今年6月，它的發電量超過了3379萬kWh，單次連續不間斷發電262小時，晴天平均日發電量超過185萬kWh。

與上述提到的光伏發電不同，它不需要昂貴的矽晶光電轉換工藝，原理上其實類似於傳統的火力發電。簡單來說，就是用一面面的大鏡子來聚集太陽光，透過換熱裝置「燒開水」產生蒸汽，然後推動汽輪機發電。因為原理相近，它甚至可以直接接入傳統發電廠。

其最大的好處就是沒有太陽光時，還能繼續發電。透過儲能系統，光熱電站可以先前有太陽光時的熱能收集起來，在光線不足時再取用。這就避免了光伏發電中，一沒太陽就停擺的問題，還能根據下游用電需求來調峰。

與此同時，光熱電站所用導熱工質是迴圈使用的，幾乎不產生排放。更為關鍵的是，之前我們提到光伏發電易受高溫影響的主要原因在太陽能電池板上，而光熱發電並不使用這一零件。

所以，應對極端高溫氣候，光熱發電或許會更有優勢？

但光熱發電同樣有劣勢，那就是對光照、占地面積要求更高，不是一種適合小型化的技術路線。

比如敦煌光熱電站的鏡場總面積達到了140多萬平方公尺，它的建設成本也居高不下，是光伏發電的4-5倍。

而除了陸地上，在水面上也能利用太陽能發電，還能順便解決太陽能電池板高溫的問題，這就是浮動式水面光伏發電。

簡單理解，就是讓太陽能發電板漂浮在水上，水作為高熱容物質，能為光伏板散熱提供有利條件。而且這種發電廠，可以直接建在城市郊區的湖泊水面上。例如中國德州丁莊鎮，就建有世界單體容量最大的漂浮式光伏電站，總裝機容量為320兆瓦。

太空太陽能

那麼，把太陽能板發射到太空可以嗎？畢竟地球上能接收到的太陽能量，不僅已經被大氣層反射散射過，各地區的空氣品質也會影響太陽能發電的效率。在太空中，太陽能板理論上還能做到24小時持續工作，不存在夜晚的影響。於是在20世紀70年代左右，就有人提出了太空太陽能（Space-based solar power）的發電方法。

嗯，就是將衛星發射到太空中，在太空中收集太陽的能量傳回地面。它需要在衛星上搭載光伏電池，將太陽能轉換成電能，再透過天線發射微波的方式，將電能傳輸到地面接收站。

全球都有過這方面的研究計畫。2008年，日本提出要把太空太陽能作為國家目標，還制定了相應的商業化路線圖；2014年，中國西安電子科技大學也提出了OMEGA（球形膜能量收集陣列）計畫。然而，受限於發射成本，太空太陽能研究並沒有進入主流之列。

直到這幾年，隨著發射成本的降低，NASA也開始重新考慮「太空太陽能」這一技術的前景。

據SpaceNews消息，NASA已經與一些技術單位就這件事進行了討論，計畫將結果在今年9月的國際宇航大會（IAC）上展示。

不過，早在2012年，馬斯克就吐槽過這是個「蠢斃了」的事情。

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