光伏电解水是一种通过光伏电池板和电解槽将太阳能发电和水分解相结合，实现可再生绿氢能源生产的技术。

影响光伏电解水装置制氢效率主要有以下三个因素，分别是：

• 光伏电池自身的发电效率；

• 光伏电池与电解槽之间的电能传递效率；

• 电解槽内部的质子交换膜的效率。

制氢效率η

光伏电解水装置的制氢效率可通过公式表示为[1]：

ηm是光伏电池效率

ηt是光伏电池与电解槽之间的传递效率

ηe是质子交换膜效率

光伏电池效率ηm

本篇文章主要讲解的是光伏电池效率ηm的计算，同系列的其他计算方法将在后续的文章中进行说明。

光伏电池效率ηm的计算公式如下：

Ac是光伏电池的有效面积，它决定了光伏电池能够吸收多大区域的光照，通常以m²为单位；

G是太阳的辐射强度，表明了太阳能辐射到光伏电池板表面上的能量流量密度，通常以W/m²为单位；

Ic和Vc分别是光伏电池的电流和电压，它们的关系如下[2]：

Iph为光电流，是光伏电池吸收入射光子后产生的电流，单位为A；

I0是光伏电池的饱和暗电流，定义为光伏电池在无光照时，由外电压作用下P-N结内流过的单向电流，单位为A；

e为基本电荷，大小为1.6×10⁻¹⁹ C；

A是光伏电池的理想因素，通常在1到2之间；

KB是玻尔兹曼常数，为1.380649 × 10⁻²³ J/K；

Vc是光伏组件输出的电压，单位为V；

TC为电池的工作温度，通过实时测试获得，单位为℃。

光电流Iph和饱和暗电流I0

在这些相关参数当中，光电流Iph和饱和暗电流I0计算较为复杂，需单独展开讲解：

光电流Iph计算方法如下：

G是太阳的辐射强度，单位为W/m²；

ISC是光伏电池的短路电流，定义为电池电路中没有连接任何负载电器或电池充电器等设备时，光伏电池所能产生的最大电流，单位为A；

k0是短路电流时的温度系数，不同类型的光伏电池以及不同的制造商制造的光伏电池具有不同的温度系数，单位为%/°C，具体数值需查阅相关产品文档或者咨询相关技术人员；

TC为电池的工作温度，通过实时测试获得，单位为℃；

T ref c是参考温度，来自于标准化光伏电池性能的测试温度，为25℃。

其中，TC和T ref c的关系为

λ是温度系数，为光伏电池在开路电压或工作电压状态下，随温度变化而产生的相对变化率，通常表示为%/°C，代表每摄氏度温度变化时电压变化的百分比；G为太阳辐射强度，单位为W/m²。

饱和暗电流I0计算方法如下：

Ior是光伏电池的反向饱和电流，表示当光伏电池处于反向偏置状态即正极电压低于负极电压时，通过电池的微小电流。这个电流是由于电子-空穴对在材料中的自然漂移而产生的，这种电流在实际应用中通常要被尽量减小，因为它会导致能量损失，单位为A；

TC为电池的工作温度，通过实时测试得知，单位为℃；

T ref c是参考温度，来自于标准化光伏电池性能的测试温度，为25℃；

e为基本电荷，大小为1.6×10⁻¹⁹ C；

Eg是带隙能量，是半导体材料的电子结构中电子能级的跃迁所需的最小能量，不同的材料具有不同的带隙能量，通常以电子伏特eV作为单位表示；

KB是玻尔兹曼常数为1.380649 × 10⁻²³ J/K；

A是光伏电池的理想因素，通常在1到2之间。

简单来说，通过计算光电流Iph和饱和暗电流I0，以及测试光伏电池板的输出电压，便能推算出光伏电池的电池效率ηm。