[烛光生存狂]-【原创】浅谈太阳能发电及产品实测

【原理】

都知道太阳能，地球上的能源几乎都是太阳辐射过来的，没有太阳，地球就是个死星。太阳将大量光子辐射到地球，能量取之不尽，是最清洁的能源，而人类已经掌握了其利用之道，德国的科学家赫兹1887年发现了光电效应，1905年爱因斯坦对这种现象做了微观阐释，即光其实是由光子组成的，光子打到物质表面，可以激发出电子逃逸出物质表面。那时候我大清王朝的慈禧正在坐享天伦之乐呢。光电效应可以分为内光电效应和外光电效应，内效应场景下，电子没有逃逸出物质表面，但是会在物质内部从原来的键合状态变为被激发的游离自由状态，从而增加了电导率，这就是光敏电阻的原理，外光电效应就是电子可以逃逸出物质表面，如果用导线引流，就形成了光电流。爱钻牛角尖的人会问，电子逃逸出来之后，飞到哪里去了？其实这个问题也是我以前思考过的，能量是守恒的，不可能随意就被湮灭掉。电子逃逸出来之后，引流，从物质的一端，流回到物质的另一端，流动的时候，如果加上用电器，电流就会做功，这样整个物质还是电平衡的，收回来的电子继续被光子激发，打出去，形成电流，再做功。如果不引流，任由电子逃逸出去，那么物质本身就带正电，逃逸出去的电子，在空气中任意飞散，剩下的物质就带有正电荷。

电流做功这事，其实远比高中大学学的复杂得多。学校力学的，基本都是阻性电路，也就是电流产生热和光的，其实还有容性和感性电路。I=U/R这个公式，不是每种电路都适用的，我迷惑了很久，至今也无法彻底理解这些电路的微观本质原理。容性就是给电容充电、给电池充电等电路，感性就是变压电路。总之很复杂，由于我尚未理解其本质，所以无法表达了。

【产品】

我们还是回头来说说太阳能发电。我一直觉得每个房顶上都应该盖上太阳能板，否则真是浪费能源了。目前太阳能板造价还是偏贵，两三千瓦功率的系统一套下来得一两万块。一个月电费按照100算，相当于七八年的钱，而一般优质太阳能板寿命在25年左右。产品大概分两类，一种是固定的大板子，另一种是可折叠的便携的。其实两者都是用小板子进行并联、串联组合之后拼接起来的。

选购时应当关注的参数：开路电压、短路电流、伏安曲线。所谓开路电压，就是电路断开没有加任何负载时，测得的太阳能板的输出电压，短路电流就是将板正负极短接时测得的电流。这两个值相乘，辨得出了一个功率，这个功率就是某宝广大卖家标称的功率，简称标称功率。这个功率是没有实际意义的。真正有意义的功率，是必须加上负载来测试，你会发现当加上负载后，实际电压会降得较厉害，电流也远达不到短路电流。所以太阳能板不能直接用来接负载，因为电压电流都不可控，变化太大，光照强度也不同。所以必须加个稳压电路，如果直接带裸负载比如led灯泡时候，还必须限流。当接入负载之后，就可以利用伏安曲线来测试实际可用功率。一般是连接一个可变的阻性负载比如变阻器，在阳光最强烈的的正午，测试不同电阻值下所表现出来的端电压和电流，然后绘制曲线，会发现电压与电流的乘积有个最大值，这个最大值就是峰值功率，当阻性用电器的电阻值等于这个峰值功率处的电阻时，效率最高。某宝卖家一般不会给出这种曲线，一般都是来拿标称功率宣传，就算这样，能在实测中达到标称功率的，也不多。温度对电流有一定影响，温度越高，会影响电流强度，所以冬天使用最理想。

【太阳能与末日】

为什么我非得弄个太阳能板以备末日？其实我已经有手摇发电器了，但是手摇太费劲，电流也不大，短路电流也才差不多500毫安，实际充电的话，有200毫安就不错了。当末日来临时，电站关闭，停水停电。但是只要太阳还在燃烧，就不怕没电用。不敢想象没有电之后，有多不方便。美剧末世描述的就是这个场景。有电还是很方便的。所以留个太阳能板以备万一。光伏产品在国外市场很大，老外们对这块很重视，国内民众显然对这方面感觉不大，并且这些产品在国外卖的非常贵。便携太阳能板，没事白天往窗外一挂或者一摊，连个线进来，一般手机移动电源之类充个电就够了。背包外出的话，可以挂在背包上。有车的人放在车窗上也刚好。

【实测】

寻觅了很久，某宝找到一家店，是工厂直属做批发的，也零售。找到了全宝最便宜的28W标称功率的便携折叠太阳能板，自带稳压器，5v和18v双输出，这一点比较看重，5v就不用说了。18v，给上网本或者其他一些12v左右的电瓶充电，绰绰有余。有人担心18v的给12v充电不会烧毁设备么，不会的，要知道，带负载之后，压降会很厉害，一般18v的话可能压降到15v，而12v电源的充电截止电压也就是15v，刚好。另外四边都有挂绳以方便外挂，折叠之后的尺寸也在可接受范围内。（店家名字叫“深圳便携电子淘宝工厂”，有兴趣可以去看看，链接不贴了以免广告嫌疑）。

开路电压测试：足量。这里有必要多说一下，太阳能板的开路电压与光照强度关系很小，根据爱因斯坦的光量子理论解释，只要光照达到激发频率，即可激发出电子，就有对应的电势差，光照强度只影响电流强度。

短路电流测试：足量。18v输出接口测得正午时正对太阳短路电流1.5A。5v输出口测得最大短路电流2.5A，未达到5.6A的标称电流，这里咨询厂家说是被限流了，因为多数5V设备比如手机等，不限流的话可能烧毁设备。

伏安曲线测试，由于没有合适的变阻器，未测试。太阳能板用来直接接阻性负载的场景不多，基本都是用来充电，也就是容性电路，加上前期稳压整流属于感性电路，所以几乎都是容性+感性的场景，所以伏安曲线也不必太过深究。

实际负载测试：

早晨大概6点四十左右起来，大晴天！我用绳绑着它，放在楼下阳台的铁凌子上面，刚好平躺铺开，用一根较长的usb延长线，引流到屋内。

先充手机，这手机电池是1900mah的，效果很明显，充电时间及进度请看图，不到20分钟，充入20%。功率大就是这点好处：

接着充移动电源，请看图：

大功率U2 LED头灯：

以上均为早晨7-8点钟之间测试，正午的话电流更大，但是手机和移动电源内部均有限流电路，所以高功率的电源需要配高功率的用电器才能看出效果，可惜手头没有合适的用电器。

移动电源充电测试结论，无云天气早7点开始下午5点结束一天充满标称12000毫安的移动电源，充电电流1A左右。

另外来看另一款便携太阳能3000mah移动电源的实测，从同一家店购得。首先用到没电，然后放太阳下晒一天，冲到了70%。标称电流360mah，估计实际充电200mah。这款电源支持5.5， 9v和12v三档输出，这功能不错。

【总结】

太阳能板质量参差不齐，但是只要开路电压短路电流达到标称，质量就算是优秀了。实际带负载时，电流与负载内部的电路有很大关系，有时候达不到最大电流，并不是因为电源不行，而是负载内部因素决定。

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