使用透镜将阳光聚焦到太阳能电池上会产生更多的电吗？

我一直想知道这个问题已经有一段时间了。假设是理想情况，光子撞击太阳能电池的能量将转换为电能，如以下等式所示：

$RI^2t=W\equiv E=\hbar\nu$

其中是光子的频率。使用透镜不会增加光子的频率，因此不会产生额外的电能。$\nu$

我是否正确地认为，当使用透镜将光聚焦到太阳能电池上时，太阳能电池不会产生额外的电力吗？

您的方程式部分正确。您已经计算了每个光子的能量（），但是忽略了光子的数量。这就是为什么单位不匹配的原因（功率是单位时间内的能量，而每个光子只有能量）。$\hbar \nu$

理想功率（每单位时间的能量）取决于太阳能电池板的面积，每单位时间撞击它的光子数（）和每个光子的能量，因此。$A_p$$\Phi$$E$$W_{Ideal} =A_p \cdot \Phi \cdot E$

透镜或镜子可以将光（光子通量）聚焦到较小的区域上。在真正理想的条件下，镜头的面积（）将替换上式中的。因此，如果透镜比太阳能电池板大，它可以捕获更大的光子通量并将其引导至电池板上，从而提高功率。$A_L$$A_p$

是的，通过使用透镜或镜子增加太阳能电池上的照明度会增加电力输出。

但是，存在限制因素。太阳能电池的效率随温度降低。电流大致与光子通量成比例，但是随着半导体结的加热，开路电压下降。尽管如此，更多的通量产生更多的功率，尽管不是线性的。

继续前进，太阳能电池会变得非常热，以至于由它制成的半导体不再像半导体一样起作用。硅的温度约为150°C。如果您可以使电池保持凉爽，则可以用更高的光子通量击中它。但是，其他非线性效应开始起作用，并且在高通量水平下您的收益率开始下降。

在感兴趣的频率下，光子密度越大，光子将半导体电子激发到带隙及更高能级的更高能量轨道时，功率就越大。话虽如此，正如奥林所说，增长不是线性的。最终，随着温度升高，光子强度的增加导致功率的增量不断减小。

我的建议是使用透镜滤镜和其他方法来拒绝无益的光子波长。我们只希望波长经过调整的光子能够激发该特定半导体的能带隙上的电子。

任何不这样做的光子只会导致温度升高。因此，您只想增加相关光子的入射光子密度。

实际上，您可以通过铝制散热器下方的铝制散热器为太阳能电池阵列冷却，铝制散热器将水流过其中以用于热水器。我在一个贸易展览会上看到了这样的装置。它是由一家西班牙公司提供的，但我不记得这个名字了。该设置将太阳能用于电力和对流水加热。

密歇根大学发现了​​一种转换太阳能的新方法。请检出：https : //phys.org/news/2011-04-solar-power-cells-hidden-magnetic.html

它使用光的磁性成分，当高强度的光穿过透明但不导电的材料（例如玻璃）时，会表现出自身的磁性。必须将光聚焦到每平方厘米1000万瓦的强度。阳光本身并不是那么强烈，但是正在寻找可以在较低强度下工作的新材料。

使用透镜和镜子集中光的潜力有限，无法从常规太阳能电池中提取更多能量，但是使用这种新方法肯定会增加电能。