英利集團有限公司 光伏材料與技術(shù)國家重點實驗室 河北保定 071051

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟水平得到了提高，但是能源資源卻逐漸減少并受到污染，所以要想做到可持續(xù)發(fā)展就必須使用清潔能源，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)就是一個很好的選擇。本文主要對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行探討，分析光伏發(fā)電原理以及其具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電技術(shù)；原理；應(yīng)用

引言：伴隨煤炭、天然氣、石油等自然資源的日益枯竭，能源危機已經(jīng)成為制約當(dāng)今社會發(fā)展的一個熱點問題。太陽能作為一種可再生能源，是一種理想的清潔能源，是國際公認(rèn)的理想替代能源。其分布范圍廣，無污染，不產(chǎn)生任何危害人類身體的有害物質(zhì)，開發(fā)利用太陽能是解決當(dāng)前能源危機的一條重要途徑。

一、光伏發(fā)電的基本原理

光伏發(fā)電是利用太陽能電池將收集到的光能轉(zhuǎn)化為電能的一種能源轉(zhuǎn)換方式，所著人們對太陽能利用研究的深入，這項技術(shù)也由設(shè)想轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實，這項技術(shù)在研究成熟后在未來極有可能完全代替常規(guī)能源成為人們使用的主要能源。太陽能電池之所以能將光能轉(zhuǎn)化為電能，主要是其中的半導(dǎo)體在發(fā)揮作用。半導(dǎo)體本身具有一種光伏效應(yīng)，光線（當(dāng)然太陽光照射的機率是最高的）照射到太陽電池上，電池就會將照射在其上的光線吸收，并且在其作用下產(chǎn)生了大量的不平衡狀態(tài)的電子-空穴對，這些電子-空穴對非常不穩(wěn)定，在電池內(nèi)的電場的驅(qū)動下，將空穴與電子分離開，將其分為兩個區(qū)域，其在電池的兩端不斷的累積就形成了異號電荷，即形成了電壓。

二、光伏發(fā)電的所具有的優(yōu)勢

1、可再生性與廣泛性

太陽能是世界上分布作為廣泛的一種能源，無論是風(fēng)景秀麗的城鎮(zhèn)，還是一望無際的沙漠，甚至連變幻莫測的海洋，都是陽光照射的地方。有陽光照射的地方就有太陽能資源存在，只不過太陽能在世界各地的分布并不均勻，有的地方多，有的地方少，這主要是由于各地緯度位置的的不同而引起的。陽光照射時間長，強度大的地區(qū)太陽能資源則豐富一些，反之則少一些。太陽的升起與落下每天都在進(jìn)行著，因而我們每天都可以汲取道太陽能資源。從這個意義上說太陽能資源是一種可再生資源。因此這種資源存在著巨大的潛力等待我們挖掘。

2、發(fā)電原理極為先進(jìn)

太陽能發(fā)電是直接將光子轉(zhuǎn)化為電子，而沒有傳統(tǒng)能源發(fā)電中的中間轉(zhuǎn)換過程以及機械運動。即將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。與食用常規(guī)能源發(fā)點相比太陽能發(fā)電技術(shù)具有便捷、不污染環(huán)境的的特點，是一種清潔、方便的能源。

三、太陽能光伏發(fā)電裝置系統(tǒng)簡介

1、光伏電池。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，光伏電池按照規(guī)定連接方式串并聯(lián)，組成光伏電池組件，構(gòu)成光伏電池方陣，達(dá)到負(fù)載要求輸出功率。

2、防反充二極管。避免光伏電池在無太陽光照不發(fā)電時，蓄電池通過光伏電池方陣放電而引發(fā)短路故障。作用是保護(hù)光伏電池組件。

3、蓄電池組。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能蓄電池可以說是太陽能光伏發(fā)電的重要組成部，在系統(tǒng)中擔(dān)任著儲存能量的作用。他可以將太陽電池產(chǎn)生的電能儲存起來，從而為社會生產(chǎn)與生活提供源源不斷的電力供應(yīng)，避免了電力資源的浪費。同時也使光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率得到了保證與提高。

4、控制器。為光伏發(fā)電最小系統(tǒng)核心。光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制器作用：管理蓄電池放電；控制蓄電池充放電；檢測信號功能，檢測光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作情況和相關(guān)參數(shù)，為控制器實現(xiàn)相關(guān)控制策略和保護(hù)提供依據(jù)；保護(hù)設(shè)備，防止設(shè)備損壞。

5、逆變器。作用是將直流電變成交流電。

四、光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

1、通信和工業(yè)應(yīng)用

主要有微波中繼站、光纜通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信和衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)、農(nóng)村程控電話系統(tǒng)、部隊通信系統(tǒng)、鐵路和公路信號系統(tǒng)、燈塔和航標(biāo)燈電源、氣象和地震臺站、水文觀測系統(tǒng)、水閘陰極保護(hù)和石油管道陰極保護(hù)等。

2、農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用

我們都知道，農(nóng)村的發(fā)展不同于城市的發(fā)展，它的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市的發(fā)展速度，尤其是在電力資源的發(fā)展上。在城市，居民的用電可以隨時隨地的得到保證，但是在農(nóng)村由于交通以及經(jīng)濟發(fā)展的水平等因素的限制，使得電力等發(fā)展資源得不到保障。在這樣的發(fā)展情況之下，太陽能光伏發(fā)電就可以很好地解決這一難題，因為農(nóng)村多為空曠的陸地，對于太陽能資源的收集有很大的優(yōu)勢，所以太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在農(nóng)村得到了很大的發(fā)展與應(yīng)用，且主要由獨立光伏電站（村莊供電系統(tǒng)）、小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)、太陽能照明燈、太陽能水泵等組成。

3、太陽能商品

主要有太陽能路燈、太陽能庭院燈、太陽能草坪燈、太陽能噴泉、太陽能城市景觀、太陽能信號標(biāo)識、太陽能廣告燈箱、太陽能電動汽車、太陽能游艇、太陽能鐘、太陽能帽、太陽能手表、太陽能玩具等。

4、光伏建筑一體化（BIPV）

BIPV即BuildingIntegratedPhotovoltaic，指的是光伏建筑一體化。BIPV模式這種新能源利用方式，能將太陽能光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合，利用了建筑屋頂?shù)拈e置空間，組裝太陽能光伏發(fā)電模塊，滿足或者補充電力需求。科技成果顯示，這種BIPV模式日后將與建筑物幕墻相結(jié)合，以獲得更多的陽光和電力，但目前的BIPV主要以樓頂為主，應(yīng)用技術(shù)較為成熟。BIPV在建設(shè)初期成本較高，隨著我國財政對BIPV項目的大力支持，我國將大幅擴大BIPV技術(shù)的應(yīng)用。

光伏建筑一體化的優(yōu)勢是：（1）清潔能源，節(jié)能并減少環(huán)境污染；太陽能光伏發(fā)電主要是依靠吸收太陽光來進(jìn)行發(fā)電的，而以往的發(fā)電技術(shù)不是依靠燃燒煤炭資源就是水力發(fā)電，所以相比之下，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是一項清潔、無污染的技術(shù)；（2）一旦市政發(fā)生特殊情況（如地震災(zāi)難時），太陽能光伏發(fā)電能夠滿足本建筑的需求，不會因為市政電網(wǎng)的中斷而斷電。

5、大型荒漠光伏電站

沙漠是一望無際的，在沙漠里人們無法進(jìn)行耕種，但是面對一望無際的沙漠，人們?nèi)缛舨贿M(jìn)行一些活動，就會造成資源的浪費。所以通過科學(xué)家的研究與調(diào)查后發(fā)現(xiàn)沙漠里的太陽資源是相當(dāng)?shù)某渥愕?，所以荒漠之中建立光伏發(fā)電站是非常的明智與正確的一項決議。同時還可以為荒漠地區(qū)的發(fā)展提供就業(yè)機會以及經(jīng)濟發(fā)展的機會。

6、光伏發(fā)電未來應(yīng)用前景

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟技術(shù)也隨著時間的推移不斷發(fā)展，在這樣的情況之下，人們的生活水平以及生活質(zhì)量都得到了顯著的提高，人們在物質(zhì)生活得到滿足之后，也逐漸向精神生活方向轉(zhuǎn)移。在這樣的要求之下，光伏發(fā)電技術(shù)就與之相契合了，而且未來的發(fā)展前景也是一片光明的。

五、結(jié)語

隨著太陽光伏發(fā)電技術(shù)的成熟與發(fā)電成本的降低，其已在社會的各個方面得到應(yīng)用，如水文觀測系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)都有光伏發(fā)電系統(tǒng)的身影。隨著煤炭、石油等能源的日漸枯竭，太陽能等可再生能源必將成為社會生產(chǎn)與生活所需能源的主力軍，所以我們應(yīng)加大對可再生能源的研究力度，為改善自身生活環(huán)境、促進(jìn)社會經(jīng)濟的發(fā)展做出積極作用。

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基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2015AA050301）