外太空中单结太阳能电池的一个有趣情形

孤立单结太阳能电池在外太空中的温度仅取决于其与环境的辐射交换。我们考虑一种带隙以下发射率为零、带隙以上为单位的电池——这一理想化模型迄今被用于定义光伏功率转换效率的上限。对于此情形,我们表明,支配电池温度与电势的细致平衡定律与能量守恒定律无法相互求解。然而,若引入有限量的带隙以下发射率,则可确定电池的温度与电势,其确切数值通过最小化该过程的熵产生来求得。最后,我们将此结果推广至与某环境接触的光伏系统,从而适用于地面条件。由此,一种普适的光伏效应热力学表述浮现出来。与以往试图从热力学上论证光伏效应的尝试不同,我们的形式体系适用于做功系统。