吳宜朔

摘要現(xiàn)代社會發(fā)展突飛猛進，對能源需求量也在不斷提高，化石能源供求矛盾加劇，人類面臨的環(huán)保壓力也空前增大。為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，全球都在加緊研究、探尋可再生清潔能源，太陽能備受青睞。目前，對太陽能的研究和開發(fā)利用主要集中于發(fā)電方面，光伏發(fā)電就是其中之一。

關(guān)鍵詞太陽能光伏發(fā)電；機理；應(yīng)用

太陽能是無限豐富的可再生清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染。我國近八成的疆域光照充沛，且光能資源分布均勻；與水電、風電、核電等相比，太陽能發(fā)電無任何排放和噪聲，應(yīng)用技術(shù)成熟，安全可靠。隨著化石能源供給與需求矛盾加劇及其給人類帶來的污染壓力，近年來，各國都在加緊探究新型綠色能源，太陽能成為共同選擇。我國大力倡導發(fā)展新型能源，太陽能光電研發(fā)是能源研發(fā)方面發(fā)展最快、最具潛力的領(lǐng)域，隨著成本問題將逐步解決，在國家政策大力支持下，中國太陽能市場前景將變得更加廣闊。

1太陽能光伏發(fā)電能源

太陽能光伏發(fā)電能源是把太陽的光能和熱能，利用物理學的能量轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為電能。太陽能儲量無限、清潔環(huán)保、循環(huán)再生的優(yōu)勢，是目前人類可探知利用的能源當中無與倫比的，所以，人類將太陽能作為最為理想的替代能源。世界各國也將研究和開發(fā)太陽能發(fā)電上升到助推可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略高度，使太陽能發(fā)電得以快速發(fā)展。

太陽能指太陽光的輻射能量，是太陽通過內(nèi)部自行進行的“氫”聚變成“氦”的原子核反應(yīng)產(chǎn)生并不斷向宇宙空間輻射的巨能量。因此，太陽能實際是太陽輻射產(chǎn)生的光熱、光電和光化學的直接轉(zhuǎn)換。

作為新型清潔能源，光伏發(fā)電具有火力發(fā)電系統(tǒng)等無法比擬的優(yōu)勢：覆蓋面廣泛，環(huán)境適應(yīng)性極強；供給充足，太陽能取之不盡用之不竭，每秒鐘到達地面的能量高達80x104kW；因為光伏發(fā)電是利用光能和電能之間的轉(zhuǎn)化，所以安全環(huán)保、安靜、不產(chǎn)生污染物。

2太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及機理分析

太陽能轉(zhuǎn)換成電能后儲存電能所需的裝置，這主要是在太陽能發(fā)電獨立運行時的必備裝置。但如果能與交流電網(wǎng)并聯(lián)運行，則就可不用該裝置了。所以，現(xiàn)在力推太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電，將太陽能控制器和直流一交流逆變器合二為一，不僅降低成本，還會減少蓄電池對環(huán)境的破壞。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是利用半導體界面的光生伏特效應(yīng)把太陽輻射光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，該技術(shù)核心元件是太陽能電池。把分散的太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)成太陽電池組件，配合功率控制器等部件，一個光伏發(fā)電裝置就基本完成了。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、太陽能控制器、蓄電池組、直流一交流逆變器和交流配電設(shè)備等組成。其中太陽能電池板是關(guān)鍵部分，它通過半導體的光伏效應(yīng)把光能直接轉(zhuǎn)換為電能，儲存到蓄電池中而工作；太陽能控制器控制著整個系統(tǒng)的工作，發(fā)揮著及時給蓄電池充電、過放電等護衛(wèi)作用，若溫差較大，控制器還要提供溫度補償；當把太陽能轉(zhuǎn)化為電能后就可儲存到蓄電池（組）中。

此外，還有一個關(guān)鍵技術(shù)問題就是太陽能電池的材料。白太陽能發(fā)電被開發(fā)利用以來，晶體硅作為基本的電池材料長期占據(jù)著統(tǒng)治地位，主要類型有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜晶體硅電池等。他們各有特點，也各有利弊。目前，薄膜晶體硅電池雖有很好的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，但應(yīng)用率不高，還占不到光伏發(fā)電的6%，單晶硅與多晶硅電池仍是較長時間內(nèi)的主流產(chǎn)品。因此，要想更好地研究和開發(fā)利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，當務(wù)之急是實現(xiàn)在太陽能電池材料的研究上的重大技術(shù)突破。

3我國太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用及展望

經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展對能源的需求量越來越大，目前主要是化石能源，但因其不可再生性和使用過程中不可避免地產(chǎn)生大量污染等問題，人們一直在探尋可替代的可再生清潔能源。

由于太陽光的資源豐富、覆蓋范圍廣、清潔且可再生等優(yōu)點，太陽能光伏發(fā)電也具備可靠、安靜、環(huán)保、能量隨處可得、無需機械轉(zhuǎn)動部件、故障率低、維護簡便、無人值守、建站周期短、易與建筑物結(jié)合等特點，所以，當前人類把它作為太陽能發(fā)電最基本、最普遍和最有前景的應(yīng)用形式。

我國對太陽能的開發(fā)應(yīng)用，和世界多數(shù)國家一樣，首先主要在發(fā)電領(lǐng)域且取得了一系列的成果。對光伏電池技術(shù)的研發(fā)利用科追溯到20世紀60年代發(fā)展空間用太陽能電池，之后開始研發(fā)生產(chǎn)地面用太陽能電池。此后，我國逐漸進入光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時期，2006年累計光伏組件裝機容量約占世界份額的3%?，F(xiàn)在，我國己成為世界重要的太陽能光伏電池生產(chǎn)國，擁有數(shù)家太陽能光伏生產(chǎn)的知名大企業(yè)。

我國對太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：第一，為分散用戶供電，尤其對邊遠地區(qū)用電問題。其中關(guān)鍵問題是解決建筑和太陽能光伏裝置一體化難題，成功案例就是河北保定電谷錦江國際酒店。堪稱一個戶用光伏系統(tǒng)的示范性建筑：樓房被太陽能電池板所覆蓋，能獨立發(fā)電供給大樓內(nèi)生活及辦公用電；第二，集中供電。通過建立獨立光伏電站，可以安全、穩(wěn)定、可靠地為人口集中的縣、鄉(xiāng)、村等集中供電；第三，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，借助電網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)發(fā)電。但在電網(wǎng)覆蓋的地區(qū)，由于諸多原因，光電應(yīng)用成本太高，發(fā)展較為緩慢。

經(jīng)濟社會的發(fā)展對能源的需求不斷增加，能源供求矛盾加劇，現(xiàn)有可利用能源主要是化石能源，致使環(huán)境污染問題日益嚴峻，因此，世界各國都在加速對太陽能的綜合研究開發(fā)利用，以使人類得以科學永續(xù)發(fā)展。我國加大對太陽能的研發(fā)探索，努力促進太陽能光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展和完善，不斷降低應(yīng)用成本。我國疆域遼闊，太陽能資源極其豐富，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)形勢大好，相信一批清潔可再生的新型能源基地在不久的將來會建成。

今后，應(yīng)該加大地面光伏發(fā)電的面積，改進建筑物的規(guī)劃設(shè)計，盡量實現(xiàn)其與光伏發(fā)電裝置一體化的合理利用，政府加強指導，對光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)分布予以合理布局，充分利用資源優(yōu)勢，有條件的可綜合利用多種可再生能源，互補發(fā)電，甚至也可考慮與熱電站聯(lián)合運行等。希望在全球共同開發(fā)太陽能的努力下，光伏產(chǎn)業(yè)有長足的發(fā)展，并盡快成為新能源領(lǐng)域的主流，解決人類發(fā)展所面臨的前所未有的能源恐慌和嚴重的環(huán)境污染問題。