论气候变化与光伏能源生产

随着 21 世纪的发展，光伏技术正成为世界电力的主要提供者，而全球气候变化的影响也在显现。这一发展引出了一个问题：气候变化是否正在影响太阳能电池的能源生产？本文试图通过回顾与前瞻来回答这个问题。我们首先分析了 2006 年至 2015 年这十年间全球气象条件和太阳能电池性能参数的最新趋势。我们利用一个经过现场验证的性能模型，针对两种最成熟的太阳能电池技术——硅和碲化镉——它们对运行条件变化的敏感度差异很大。我们发现气候变化已经留下了印记：十年前，硅太阳能电池板平均每平方米发电量比现在多 4 kWh。将太阳能电池性能比的变化与运行条件的变化相关联，我们发现全球范围内温度是硅电池的主要影响因素（-0.52 ± 0.03% 每 K），约占观测效应的 85%。大气中与水相关的光吸收很可能是其余贡献的主要原因。为预测未来太阳能电池性能所受的影响，我们重点关注温度升高的影响。对于 21 世纪末，我们预测全球硅光伏面板的性能将下降 0.7% 至 2.5%（北美为 8 至 30 kWh/kWp），具体取决于全球变暖情景。这些下降将导致显著的社会经济代价，尤其是在一个大部分电力来自光伏面板的世界，并且如果考虑到全球变暖的额外影响，如加速的面板退化和极端天气，则更是如此。