太陽(yáng)能發(fā)電（通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)出電量）
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太陽(yáng)能發(fā)電
通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)出電量
太陽(yáng)能的能源是來(lái)自地球外部天體的能源（主要是太陽(yáng)能），是太陽(yáng)中的氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量，人類(lèi)所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。我們生活所需的煤炭、石油、天然氣等化石燃料都是因?yàn)楦鞣N植物通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來(lái)后，再由埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成。此外，水能、風(fēng)能、波浪能、海流能等也都是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。
內(nèi)容簡(jiǎn)介
光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源可以無(wú)處不在。
背景
現(xiàn)有能源
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)能源提出越來(lái)越高的要求，尋找新能源成為當(dāng)前人類(lèi)面臨的迫切課題?，F(xiàn)有電力能源的來(lái)源主要有3種，即火電、水電和核電。
火電缺點(diǎn)
火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊(yùn)藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險(xiǎn)。據(jù)估計(jì)，全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒將排出二氧化碳和硫的氧化物，因此會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。
水電缺點(diǎn)
水電要淹沒(méi)大量土地，有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫(kù)一旦塌崩，后果將不堪設(shè)想。另外，一個(gè)國(guó)家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。
理想能源
太陽(yáng)能發(fā)電
照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽(yáng)能，足以供全球人類(lèi)一年能量的消費(fèi)?？梢哉f(shuō)，太陽(yáng)能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽(yáng)能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽(yáng)能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。
從太陽(yáng)能獲得電力，需通過(guò)太陽(yáng)電池進(jìn)行光電變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈（無(wú)公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。
不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說(shuō)來(lái)，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽(yáng)能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的重視。
要使太陽(yáng)能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽(yáng)能光電變換效率并降低其成本，二是要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電同的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。
太陽(yáng)能電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽(yáng)電池變換效率最高，已達(dá)20%以上，但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅太陽(yáng)電池變換效率最低，但價(jià)格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到10%，每瓦發(fā)電設(shè)備價(jià)格降到1－2美元時(shí)，便足以同其他的發(fā)電方式競(jìng)爭(zhēng)。估計(jì)本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。
風(fēng)力
風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源，具有廣泛的發(fā)展前景。風(fēng)能儲(chǔ)量大，廣泛發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是解決中國(guó)能源供應(yīng)不足的有效途徑；風(fēng)力發(fā)電屬于清潔能源的應(yīng)用，是減少溫室氣體排放的有效途徑。
類(lèi)型
太陽(yáng)能發(fā)電有兩大類(lèi)型：一類(lèi)是太陽(yáng)光發(fā)電（亦稱(chēng)太陽(yáng)能光發(fā)電），另一類(lèi)是太陽(yáng)熱發(fā)電（亦稱(chēng)太陽(yáng)能熱發(fā)電）。
太陽(yáng)能發(fā)電
太陽(yáng)能光發(fā)電是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種發(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電四種形式，在光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池。
太陽(yáng)能熱發(fā)電是先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式。一種是將太陽(yáng)熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等。另一種方式是將太陽(yáng)熱能通過(guò)熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類(lèi)似，只不過(guò)是其熱能不是來(lái)自燃料，而是來(lái)自太陽(yáng)能。
原理
太陽(yáng)能的利用還不是很普及，利用太陽(yáng)能發(fā)電還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，但是太陽(yáng)能電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應(yīng)用。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。地球軌 道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1369w/㎡。地球赤道的周長(zhǎng)為40000km，從而可計(jì)算出，地球獲得的能量可達(dá)173000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kw/m2，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/㎡，相當(dāng)于有102000TW 的能量，人類(lèi)依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地?zé)崮苜Y源除外），雖然太陽(yáng)能資源總量相當(dāng)于現(xiàn) 在人類(lèi)所利用的能源的一萬(wàn)多倍，但太陽(yáng)能的能量密度低，而且它因地而異，因時(shí)而變，這是開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能面臨的主要問(wèn)題。太陽(yáng)能的這些特點(diǎn)會(huì)使它在整個(gè)綜合能源體系中的作用受到一定的限制。
盡管太陽(yáng)輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量的22億分之一，但已高達(dá)173,000TW，也就是說(shuō)太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來(lái)源于太陽(yáng)；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說(shuō)也是遠(yuǎn)古以來(lái)貯存下來(lái)的太陽(yáng)能，所以廣義的太陽(yáng)能所包括的范圍非常大，狹義的太陽(yáng)能則限于太陽(yáng)輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。
工作原理
太陽(yáng)能發(fā)電
太陽(yáng)能發(fā)電原理
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽(yáng)能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負(fù)載等組成。其中，太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。
太陽(yáng)能電源系統(tǒng)
太陽(yáng)能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。
電池單元
由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用中的太陽(yáng)能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱(chēng)為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽(yáng)光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類(lèi)型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開(kāi)路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路，就有"光生電流"流過(guò)，太陽(yáng)能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。
電能儲(chǔ)存單元
太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時(shí)間（發(fā)電時(shí)間）的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無(wú)日照時(shí)間決定。
控制器
控制器的主要功能是使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近，以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式，使整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障，如電池開(kāi)路或接反時(shí)切斷開(kāi)關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm，又能跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)參數(shù)的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。
3DC-AC逆變器
逆變器按激勵(lì)方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流
電逆變成交流電。通過(guò)全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過(guò)調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照
1.4 發(fā)電系統(tǒng)反充二極管
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防反充二極管又稱(chēng)阻塞二極管，在太陽(yáng)電池組件中其作用是避免由于太陽(yáng)電池方陣在陰雨和夜晚不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時(shí)，擂電池組通過(guò)太陽(yáng)電池方陣放電。防反充二極管串聯(lián)在太陽(yáng)電池方陣電路中，起單向?qū)ㄗ饔?。因此它必須保證回路中有最大電流，而且要承受最大反向電壓的沖擊。一般可選用合適的整流二極管作為防反充二極管。一塊板的話可以不用任何二極管，因?yàn)榭刂破鞅緛?lái)就可防反沖。板子串聯(lián)的話，需要安裝旁路二極管，如果是并聯(lián)的話就要裝個(gè)防反沖二極管，防止板子直接沖電。防反充二極管只是保護(hù)作用，不會(huì)影響發(fā)電效果。
效率
在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率ηese由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等組成。但相對(duì)于太陽(yáng)能電池技術(shù)來(lái)講，要比控制器、逆變器及照明負(fù)載等其它單元的技術(shù)及生產(chǎn)水平要成熟得多，而且目前系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率，降低單位功率造價(jià)是太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。太陽(yáng)能電池問(wèn)世以來(lái)，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。目前對(duì)硅電池轉(zhuǎn)換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小反射；運(yùn)用吸雜技術(shù)減小半導(dǎo)體材料的復(fù)合；電池超薄型化；改進(jìn)理論，建立新模型；聚光電池等。
轉(zhuǎn)換效率
實(shí)驗(yàn)室典型電池 商品薄膜電池
各種太陽(yáng)能電池 ηmax(%) 各種太陽(yáng)能電池 η（%)
單晶硅 24.4 多晶硅 16.6
a-si（單結(jié)） 13 銅銦硒 14.1
充分利用太陽(yáng)能是綠色照明的重要內(nèi)容之一。而真正意義上的綠色照明至少還包括：照明系統(tǒng)的高效率，高穩(wěn)定性，高效節(jié)能的綠色光源等。
一體化設(shè)計(jì)
太陽(yáng)能發(fā)電
國(guó)內(nèi)常州天合鋁板幕墻制造有限公司研制成功一種"太陽(yáng)房"，把發(fā)電、節(jié)能、環(huán)保、增值融于一房，成功地把光電技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合起來(lái)，稱(chēng)為太陽(yáng)能建筑系統(tǒng)（SPBS），SPBS已于2000年9月20日通過(guò)專(zhuān)家論證。
近日在上海浦東建成了國(guó)內(nèi)首座太陽(yáng)能--照明一體化的公廁，所有用電由屋頂太陽(yáng)能電池提供。這將有力地推動(dòng)太陽(yáng)能建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化與市場(chǎng)化的進(jìn)程。
綠色照明光源研究
綠色照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求低能耗下獲得高的光效輸出，并延長(zhǎng)燈的使用壽命。因此DC-AC逆變器設(shè)計(jì)，應(yīng)獲得合理的燈絲預(yù)熱時(shí)間和激勵(lì)燈管的電壓和電流波形。目前處在研究開(kāi)發(fā)中的太陽(yáng)能照明光源激勵(lì)方式有四種典型電路：
①自激推挽振蕩電路，通過(guò)燈絲串聯(lián)啟輝器預(yù)熱啟動(dòng)。該光源系統(tǒng)的主要參數(shù)是：輸入電壓DC=12V，輸出光效>495Lm/支，燈管額定效率9W，有效壽命3200h，連續(xù)開(kāi)啟次數(shù)>1000次。
②自激推挽振蕩（簡(jiǎn)單式）電路，該光源系統(tǒng)的主要參數(shù)是：輸入電壓DC=12V，燈管功率9W，輸出光效315Lm/支，連續(xù)啟動(dòng)次數(shù)>1500次。
③自激單管振蕩電路，燈絲串聯(lián)繼電器預(yù)熱啟動(dòng)方式。
④自激單管振蕩(簡(jiǎn)單式）電路等方式的高效節(jié)能綠色光源。
綠色能源和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題是本世紀(jì)人類(lèi)面臨的重大課題，開(kāi)發(fā)新能源，對(duì)現(xiàn)有能源的充分合理利用已經(jīng)得到各國(guó)政府的極大重視。太陽(yáng)能發(fā)電作為一種取之不盡，用之不竭的清潔環(huán)保能源將得到前所未有的發(fā)展。隨著太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開(kāi)發(fā)的深化，它的效率、性價(jià)比將得到提高，它在包括BIPV在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域都將得到廣泛的應(yīng)用，也將極大地推動(dòng)中國(guó)"綠色照明工程"的快速發(fā)展。
優(yōu)缺點(diǎn)
太陽(yáng)能發(fā)電
1、太陽(yáng)能資源沒(méi)有枯竭危險(xiǎn)，且資源分布廣泛，受地域限制小。
2、太陽(yáng)能電池主要的材料--硅，原料豐富；無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，沒(méi)有噪聲，穩(wěn)定性好。
3、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低。
4、系統(tǒng)為組件，可在任何地方快速安裝無(wú)污染，完全干凈（蓄電池除外）。
太陽(yáng)能發(fā)電也有其不足之處：
1、太陽(yáng)能照射的能量分布密度小，約100 W/m2。
2、年發(fā)電時(shí)數(shù)較低，平均1300 h。
3、不能連續(xù)發(fā)電，受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大。
4、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)電量比較困難。
5、光伏系統(tǒng)的造價(jià)還比較高，系統(tǒng)成本40000～60000元/kW。
應(yīng)用
太陽(yáng)能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進(jìn)行，所以它適于各家各戶分別進(jìn)行發(fā)電，而且要聯(lián)接到供電網(wǎng)絡(luò)上，使得各個(gè)家庭在電力富裕時(shí)可將其賣(mài)給電力公司，不足時(shí)又可從電力公司買(mǎi)入。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的技術(shù)不難解決，關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的法律保障?，F(xiàn) 在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都已制定了相應(yīng)法律，保證進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電的家庭利益，鼓勵(lì)家庭進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電。
日本已于1992年4月實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，已有一些家庭開(kāi)始安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。日本通產(chǎn)省從1994年開(kāi)始以個(gè)人住宅為對(duì)象，實(shí)行對(duì)購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的費(fèi)用補(bǔ)助三分之二的制度。要求第一年有1000戶家庭、2000年時(shí)有7萬(wàn)戶家庭裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。
據(jù)日本有關(guān)部門(mén)估計(jì)日本2100萬(wàn)戶個(gè)人住宅中如果有80%裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，便可滿足全國(guó)總電力需要的14%，如果工廠及辦公樓等單位用房也進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，則太陽(yáng)能發(fā)電將占全國(guó)電力的30%－40%。當(dāng)前阻礙太陽(yáng)能發(fā)電普及的最主要因素是費(fèi)用昂貴。為了滿足一般家庭電力需要的3千瓦發(fā)電系統(tǒng)，需600萬(wàn)至700萬(wàn)日元，還未包括安裝的工錢(qián)。有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，至少要降到100萬(wàn)到200萬(wàn)日元時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電才能夠真正普及。降低費(fèi)用的關(guān)鍵在于太陽(yáng)電池提高變換效率和降低成本。
不久前，美國(guó)德州儀器公司和SCE公司宣布，它們開(kāi)發(fā)出一種新的太陽(yáng)電池，每一單元是直徑不到1毫米的小珠，它們密密麻麻規(guī)則地分布在柔軟的鋁箔上，就像許多蠶卵緊貼在紙上一樣。在大約50平方厘米的面積上便分布有1，700個(gè)這樣的單元。這種新電池的特點(diǎn)是，雖然變換效率只有8%—10%，但價(jià)格便宜。而且鋁箔底襯柔軟結(jié)實(shí)，可以像布帛一樣隨意折疊且經(jīng)久耐用，掛在向陽(yáng)處便可發(fā)電，非常方便。據(jù)稱(chēng)，使用這種新太陽(yáng)電池，每瓦發(fā)電能力的設(shè)備只要1.5至2美元，而且每發(fā)一度電的費(fèi)用也可降到14美分左右，完全可以同普通電廠產(chǎn)生的電力相競(jìng)爭(zhēng)。每個(gè)家庭將這種電池掛在向陽(yáng)的屋頂、墻壁上，每年就可獲得一二千度的電力。
應(yīng)用領(lǐng)域
1.用戶太陽(yáng)能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。
2. 交通領(lǐng)域：如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。
3. 通訊/通信領(lǐng)域：太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。
4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫(kù)閘門(mén)陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。
7.太陽(yáng)能建筑：將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)一大發(fā)展方向。
8.其他領(lǐng)域包括：（1）與汽車(chē)配套：太陽(yáng)能汽車(chē)/電動(dòng)車(chē)、電池充電設(shè)備、汽車(chē)空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。
現(xiàn)狀
太陽(yáng)能發(fā)電
太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成，其中太陽(yáng)能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。太陽(yáng)能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池兩類(lèi)，前者包括單晶硅電池、多晶硅電池兩種，后者主要包括非晶體硅太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池和碲化鎘太陽(yáng)能電池。
單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高可達(dá)23%，在太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高，但其制造成本高。單晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為14%到16%，其制作成本低于單晶硅太陽(yáng)能電池，因此得到大量發(fā)展，但多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命要比單晶硅太陽(yáng)能電池要短。
提高太陽(yáng)能發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)力的途徑，就是要提高其光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。因此，硅太陽(yáng)能電池的研發(fā)主要圍繞以下兩個(gè)方面進(jìn)行：一是提高太陽(yáng)光輻照能轉(zhuǎn)化為電能的光電轉(zhuǎn)換效率；二是大幅度降低單瓦成本。
2010年美國(guó)能源部啟動(dòng)了“太陽(yáng)計(jì)劃”，旨在降低太陽(yáng)能發(fā)電的均化成本，計(jì)劃到2020年在沒(méi)有補(bǔ)貼的前提下將其降為每千瓦50到60美元。就公用事業(yè)電站項(xiàng)目的太陽(yáng)能發(fā)電而言，其安裝成本必須降至每瓦1美元，其中太陽(yáng)能電池模塊的成本為每瓦0.5美元，并入常規(guī)電網(wǎng)的成本為每瓦0.1美元，軟性成本（包括安裝、許可證的獲取和其他成本等）為每瓦0.4美元。據(jù)美國(guó)SunRun發(fā)布的一份報(bào)告顯示，地方審批流程這一項(xiàng)就使每戶住宅的光伏安裝成本增加2500多美元，降低這類(lèi)軟性成本也有利于提高太陽(yáng)能的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而“太陽(yáng)計(jì)劃”的目標(biāo)之一就是致力于降低軟性成本以降低模塊成本。
由于產(chǎn)能過(guò)剩、全球經(jīng)濟(jì)不景氣，以及工程和制造技術(shù)的創(chuàng)新，硅太陽(yáng)能模塊的售價(jià)自2008年第2季度以來(lái)大幅降低：從原來(lái)的每瓦4美元降為每瓦1美元。隨著未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新步伐的加快，其售價(jià)將會(huì)降為每瓦0.8美元，2020年將降為每瓦0.5美元。相比之下，軟性成本的降幅不大。
薄膜太陽(yáng)能電池是用硅、硫化鎘、砷化鎵等薄膜為基體材料的太陽(yáng)能電池。薄膜太陽(yáng)能電池可以使用質(zhì)輕、價(jià)低的基底材料（如玻璃、塑料、陶瓷等）來(lái)制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度不到1微米，便于運(yùn)輸和安裝。然而，沉淀在異質(zhì)基底上的薄膜會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，因此現(xiàn)有的碲化鎘和銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池的規(guī)模化量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率只有12%到14%，而其理論上限可達(dá)29%。如果在生產(chǎn)過(guò)程中能夠減少碲化鎘的缺陷，將會(huì)增加電池的壽命，并提高其轉(zhuǎn)化效率。這就需要研究缺陷產(chǎn)生的原因，以及減少缺陷和控制質(zhì)量的途徑。太陽(yáng)能電池界面也很關(guān)鍵，需要大量的研發(fā)投入。
此外，也需要設(shè)計(jì)一套在線監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，以改進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量控制，并將之作為一種長(zhǎng)期性措施。目 前，碲化鎘薄膜太陽(yáng)能板的成本最低（大約為每瓦0.7美元）。未來(lái)20到25年，所有新型太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)都將受惠于財(cái)政貼息政策，因此光伏發(fā)電技術(shù)必將有相當(dāng)大的發(fā)展空間，這將增強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如果能夠?qū)⒐怆娹D(zhuǎn)化率從17%提高到20%，太陽(yáng)能電板的成本和某些軟性成本將會(huì)大幅度降低，這將會(huì)給未來(lái)的市場(chǎng)帶來(lái)變革性的重大影響，其影響可以與將多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高到18%以上相媲美。
高效多結(jié)太陽(yáng)能電池技術(shù)也非常引人注目。高效多結(jié)太陽(yáng)能電池是指針對(duì)太陽(yáng)光譜，在不同的波段選取不同帶寬的半導(dǎo)體材料做成多個(gè)太陽(yáng)能子電池，最后將這些子電池串聯(lián)形成多結(jié)太陽(yáng)能電池。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，任何一項(xiàng)技術(shù)只有在商業(yè)化規(guī)模上能將太陽(yáng)電池板的成本降為每瓦0.5美元，才有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
太陽(yáng)熱能發(fā)電是利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，并通過(guò)熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行發(fā)電，其均化成本可以降為每千瓦時(shí)50到60美元。太陽(yáng)熱能發(fā)電系統(tǒng)有三類(lèi)：拋物槽式聚焦系統(tǒng)、塔式聚焦系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換效率大約為30%到35%。聚焦式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的傳熱工質(zhì)主要是水、水蒸汽和熔鹽等，這些傳熱工質(zhì)在接收器內(nèi)可以加熱到攝氏450度然后用于發(fā)電。此外，該發(fā)電方式的儲(chǔ)熱系統(tǒng)可以將熱能暫時(shí)儲(chǔ)存數(shù)小時(shí)，以備用電高峰時(shí)之需。
拋物槽式聚焦系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式發(fā)射鏡將陽(yáng)光聚集到管形的接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱，在熱換氣器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用一組獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡，將陽(yáng)光聚集到一個(gè)固定塔頂部的接收器上以產(chǎn)生高溫。
為了實(shí)現(xiàn)均化成本為每千瓦時(shí)50到60美元的目標(biāo)，必須提高熱機(jī)的效率。這需要將傳熱工質(zhì)的溫度加熱到攝氏600度，需要研制性能更好的拋物柱面太陽(yáng)能反射鏡和發(fā)電塔。此外，也需要研發(fā)太陽(yáng)能聚熱器使用的低成本、耐高溫新型材料。如果能將太陽(yáng)聚熱器內(nèi)傳熱工質(zhì)的溫度加熱到攝氏600度以上，太陽(yáng)熱能發(fā)電將能與天然氣混合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相媲美。
另一個(gè)有潛力的途徑是將太陽(yáng)能光伏發(fā)電和熱能發(fā)電有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。可將聚光太陽(yáng)輻射中的可見(jiàn)光譜過(guò)濾出來(lái)用于光伏發(fā)電，其余光譜用于熱能發(fā)電；此外，由于太陽(yáng)熱能發(fā)電極少能完全利用聚光太陽(yáng)輻射，這也為光伏發(fā)電和太陽(yáng)能聚熱器的有機(jī)整合提供了可能性。
利用太陽(yáng)熱能發(fā)電需要及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)太陽(yáng)輻射量的變化情況，以適應(yīng)計(jì)劃配電的需要。同時(shí)還需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的電力儲(chǔ)能技術(shù)，以克服太陽(yáng)能發(fā)電波動(dòng)性所帶來(lái)的諸多不便。
2021年6月和7月，歐盟的太陽(yáng)能供應(yīng)達(dá)到歷史新高，占該地區(qū)總發(fā)電量的10%。在這兩個(gè)月里，歐盟27個(gè)成員國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電量達(dá)到近39太瓦時(shí)（TWh），比2018年同期增加了10.9太瓦時(shí)。
?發(fā)展前景
太陽(yáng)能發(fā)電有更加激動(dòng)人心的計(jì)劃。一是日本提出的創(chuàng)世紀(jì)計(jì)劃。準(zhǔn)備利用地面上沙漠和海洋面積進(jìn)行發(fā)電，并通過(guò)超導(dǎo)電纜將全球太陽(yáng)能發(fā)電站聯(lián)成統(tǒng)一電網(wǎng)以便向全球供電。據(jù)測(cè)算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太陽(yáng)能發(fā)電供給全球能源，占地也不過(guò)為 65.11萬(wàn)平方公里、 186.79萬(wàn)平方公里、829.19萬(wàn)平方公里。829.19萬(wàn)平方公里才占全部海洋面積 2.3%或全部沙漠的 51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5%。因此這一方案是有可能實(shí)現(xiàn)的。
另一是天上發(fā)電方案。早在1980年美國(guó)宇航局和能源部就提出在空間建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電站設(shè)想，準(zhǔn)備在同步軌道上放一個(gè)長(zhǎng)10公里、寬5公里的大平板，上面布滿太陽(yáng)電池，這樣便可提供500萬(wàn)千瓦電力。但這需要解決向地面無(wú)線輸電問(wèn)題。現(xiàn)已提出用微波束、激光束等各種方案。目前雖已用模型飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了短距離、短時(shí)間、小功率的微波無(wú)線輸電，但離真正實(shí)用還有漫長(zhǎng)的路程。
隨著中國(guó)技術(shù)的發(fā)展，在2006年，中國(guó)有三家企業(yè)進(jìn)入了全球前十名，標(biāo)志著中國(guó)將成為全球新能源科技的中心之一，世界上太陽(yáng)能光伏的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致了目前缺乏的是原材料的供應(yīng)和價(jià)格的上漲，我們需要將技術(shù)推廣的同時(shí)，必須采用新的技術(shù)，以便大幅度降低成本，為這一新能源的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供原動(dòng)力！
太陽(yáng)能的使用主要分為幾個(gè)方面：家庭用小型太陽(yáng)能電站、大型并網(wǎng)電站、建筑一體化光伏玻璃幕墻、太陽(yáng)能路燈、風(fēng)光互補(bǔ)路燈、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)等，現(xiàn)在主要的應(yīng)用方式為建筑一體化和風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。
世界目前已有近200家公司生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，但生產(chǎn)設(shè)備廠主要在日企之手。
近年韓國(guó)三星、LG都表示了積極參與的愿望，中國(guó)海峽兩岸同樣十分熱心。據(jù)報(bào)道，中國(guó)臺(tái)灣2008年結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力達(dá)2．2GW，以后將以每年1Gw生產(chǎn)能力擴(kuò)大，當(dāng)年并開(kāi)始生產(chǎn)薄膜太陽(yáng)能電池，今年將大力增強(qiáng)，臺(tái)灣期待向歐洲“太陽(yáng)能電池大國(guó)”看齊。2010年各國(guó)及地區(qū)有1GW以上生產(chǎn)計(jì)劃的太陽(yáng)能電池廠商有日本Sharp，德國(guó)Q—Cells，Scho~Solar，拐5威RWESolar，中國(guó)SuntechPower等5家公司，其余7家500MW以上生產(chǎn)能力的公司。
近年世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)高歌猛進(jìn)，一片大好，但百年不遇的金融風(fēng)暴帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，同樣是壓在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)頭上的一片烏云，主要企業(yè)如德國(guó)Q—Cells的業(yè)績(jī)應(yīng)聲下調(diào)，預(yù)年今年世界太陽(yáng)電池市場(chǎng)也會(huì)因需求疲軟、石油價(jià)格下降而競(jìng)爭(zhēng)力反提升等不利因素而下挫。但與此同時(shí)，人們也看到美國(guó)．奧巴馬上臺(tái)后即將施行GreenNewDeal政策，包括其內(nèi)的綠色能源計(jì)劃可有1500億美元的補(bǔ)助資金，日本也將推行補(bǔ)助金制度來(lái)繼續(xù)普及太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。
太陽(yáng)能
原
太陽(yáng)能電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：?jiǎn)尉Ч?，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)。
生產(chǎn)
太陽(yáng)能電池板
以單晶硅為例，其生產(chǎn)過(guò)程可分為：
工序一：硅片清洗制絨
目的——表面處理：
清除表面油污和金屬雜質(zhì)。
去除硅片表面的切割損壞層。
在硅片表面制作絨面，形成減反射織構(gòu)，降低表面反射率。
利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成3-6 微米的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會(huì)經(jīng)過(guò)多次反射和折射，增加了對(duì)光的吸收。
工序二：擴(kuò)散
硅片的單/雙面液態(tài)源磷擴(kuò)散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)：PN結(jié)。
POCl3 液態(tài)分子在N2 載氣的攜帶下進(jìn)入爐管，在高溫下經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)磷原子被置換，并擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面，激活形成N型摻雜，與P型襯底形成PN結(jié)。
工序三：等離子刻邊
工序四：去除磷硅玻璃
去除硅片表面氧化層及擴(kuò)散時(shí)形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指摻有P2O5的SiO2層）。
工序五：PECVD
目的——減反射+鈍化：
制作減少硅片表面反射的SiN 薄膜（～80nm）。
利用高頻電源輝光放電產(chǎn)生等離子體對(duì)化學(xué)氣相沉積過(guò)程施加影響的技術(shù)。由于等離子體存在，促進(jìn)氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離，促進(jìn)反應(yīng)活性基團(tuán)的生成，從而降低沉積溫度。PECVD在200℃～500℃范圍內(nèi)成膜，遠(yuǎn)小于其它CVD在700℃～950℃范圍內(nèi)成膜。
工序六：絲網(wǎng)印刷
用絲網(wǎng)印刷的方法，完成背場(chǎng)、背電極、正柵線電極的制作，已引出產(chǎn)生的光生電流。
正面電極用Ag金屬漿料，通常印成柵線狀，在實(shí)現(xiàn)良好接觸的同時(shí)使光線有較高的透過(guò)率。
背面通常用Al金屬漿料印滿整個(gè)背面，一是為了克服由于電池串聯(lián)而引起的電阻，二是減少背面的復(fù)合。
工序七：烘干和燒結(jié)目的及工作原理：
烘干金屬漿料，并將其中的添加料揮發(fā)（前3個(gè)區(qū)）。
鋁硅合金過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)對(duì)硅進(jìn)行P摻雜的過(guò)程，需加熱到鋁硅共熔點(diǎn)（577℃）以上。經(jīng)過(guò)合金化后，隨著溫度的下降，液
Ag漿料中的玻璃添加料在高溫（~700度）下燒穿SiN膜，使得Ag金屬接觸硅片表面，在銀硅共熔點(diǎn)（760度）以上進(jìn)行合金化。
聚光太陽(yáng)能發(fā)電（Concentrating Solar Power）簡(jiǎn)稱(chēng)CSP，準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該是“聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電”。
聚光太陽(yáng)能發(fā)電的先行者是美國(guó)的吉爾伯特·科恩，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州建造極具規(guī)模的聚光太陽(yáng)能發(fā)電站，已經(jīng)成功地為拉斯維加斯供應(yīng)22兆瓦的電力能源。
基本原理：聚光太陽(yáng)能發(fā)電使用拋物鏡將光線聚集到充有合成油的吸熱管上，再將加熱到約400攝氏度的合成油輸送到熱交換器里，將熱量通過(guò)此加熱循環(huán)水，將水加熱，產(chǎn)生水蒸氣，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以此來(lái)發(fā)電。
聚光太陽(yáng)能發(fā)電與太陽(yáng)能電池不同，太陽(yáng)能電池使用太陽(yáng)電池板將太陽(yáng)能直接變成電能，可以在陰天操作，CSP一般只能夠在陽(yáng)光充足、天氣晴朗的地方進(jìn)行。
國(guó)際能源署（IEA）下屬的SolarPACES、歐洲太陽(yáng)能熱能發(fā)電協(xié)會(huì)（ESTELA）和綠色和平組織的預(yù)測(cè)則較為溫和，認(rèn)為CSP到2030年在全球能源供應(yīng)份額中將占3%-3.6%，到2050年占8%-11.8%，這意味著到2050年CSP裝機(jī)容量將達(dá)到830GW，每年新增41GW。在未來(lái)5-10年內(nèi)累計(jì)年增長(zhǎng)率將達(dá)到17%-27%。
電池應(yīng)用
衛(wèi)星供電
上世紀(jì)60年代，科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽(yáng)電池應(yīng)用于空間技術(shù)——通信衛(wèi)星供電，上世紀(jì)末，在人類(lèi)不斷自我反省的過(guò)程中，對(duì)于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切，不僅在空間應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如：太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)、光伏水泵（飲水或灌溉）、通信電源、石油輸油管道陰極保護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標(biāo)、高速公路路標(biāo)等。歐美等先進(jìn)國(guó)家，將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽(yáng)電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)。
發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能電池板
蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。
逆變器負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對(duì)落后、偏僻，維護(hù)困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體性能，保證電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，逆變器的高效運(yùn)行也顯得非常重要。
可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機(jī)以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。
因?yàn)橹苯訉㈦娔茌斎腚娋W(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負(fù)載的電源，降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載缺電率。同時(shí)，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對(duì)公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。
太陽(yáng)電池的應(yīng)用領(lǐng)域
太陽(yáng)能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門(mén)，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是在目 前階段，它的成本還很高，發(fā)出1kW電需要投資上萬(wàn)美元，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟(jì)上的限制。
但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著太陽(yáng)能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光—電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國(guó)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽(yáng)能電池仍將是利用太陽(yáng)輻射能比較切實(shí)可行的方法，可為人類(lèi)未來(lái)大規(guī)模地利用太陽(yáng)能開(kāi)辟?gòu)V闊的前景。
優(yōu)勢(shì)
1、光伏發(fā)電可達(dá)10～20倍。
從新建電站所消耗能量與電站運(yùn)行周期內(nèi)的發(fā)電量之比，即能量的投入產(chǎn)出比看，目前光伏發(fā)電可達(dá)到10～15倍，在光照良好的地區(qū)高的可達(dá)到15-20倍。其中生物質(zhì)能、水能和風(fēng)能本質(zhì)上都是太陽(yáng)能的某種轉(zhuǎn)換形式和轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，其本質(zhì)上還是來(lái)源于太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的能量；
2、光伏發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
從光伏電站建設(shè)成本來(lái)看，隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用和推廣，尤其是上游晶體硅產(chǎn)業(yè)和光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，建筑房頂、外墻等平臺(tái)的復(fù)合開(kāi)發(fā)利用，每千瓦光伏電能的建設(shè)成本在2010年前后可能達(dá)到7000元—1萬(wàn)元，相比其他可再生能源已具有同樣的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，一次投資，終身受益。
3、光電資源蘊(yùn)含量高達(dá)96.64%。
從我國(guó)可開(kāi)發(fā)的資源蘊(yùn)含量來(lái)看，學(xué)者和專(zhuān)家比較公認(rèn)的數(shù)字，生物質(zhì)能1億千瓦，水電3.78億千瓦，風(fēng)電2.53億千瓦，而太陽(yáng)能是2.1萬(wàn)億千瓦，只需開(kāi)發(fā)1%即達(dá)到210億千瓦；從其比例看，生物質(zhì)能僅占0.46%，風(fēng)電占1.74%，水電1.16%，而光電為96.64%。
從目前各種發(fā)電方式的碳排放量來(lái)看，不計(jì)算其上游環(huán)節(jié)：煤電為275克，油發(fā)電為204克，天然氣發(fā)電為181克，風(fēng)力發(fā)電為20克，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電則接近零排放。并且，在發(fā)電過(guò)程中沒(méi)有廢渣、廢料、廢水、廢氣排出，沒(méi)有噪音，不產(chǎn)生對(duì)人體有害物質(zhì)，不會(huì)污染環(huán)境。
5、轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少最直接。
從能量轉(zhuǎn)換路線來(lái)看，太陽(yáng)能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換路線，是直接將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能，是所有可再生能源中對(duì)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少、利用最直接的方式。一般來(lái)說(shuō)，在整個(gè)生態(tài)環(huán)境的能量流動(dòng)中，隨著轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的增加，轉(zhuǎn)換鏈條的拉長(zhǎng)，能量的損失將呈幾何級(jí)增加，并同時(shí)大大增加整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作成本和不穩(wěn)定性。
6、最經(jīng)濟(jì)、最清潔、最環(huán)保。
從資源條件尤其是土地占用來(lái)看，生物能、風(fēng)能是較為苛刻的，而太陽(yáng)能則很靈活和廣泛。相比而言，太陽(yáng)能發(fā)電不需要占用更多額外的土地，屋頂、墻面都可成為其應(yīng)用的場(chǎng)所，還可利用我國(guó)廣闊的沙漠，通過(guò)在沙漠上建造太陽(yáng)能發(fā)電基地，直接降低沙漠地帶直射到地表的太陽(yáng)輻射，有效降低地表溫度，減少蒸發(fā)量，進(jìn)而使植物的存活和生長(zhǎng)相當(dāng)程度上成為可能，穩(wěn)固并減少了沙丘，又向自然索取了我們需要的清潔可再生能源。
分布式
應(yīng)用場(chǎng)景
系統(tǒng)應(yīng)用范圍：可在農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)，發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)附近建造小型分布式電站，解決當(dāng)?shù)赜秒娦枨蟆?/span>
解決方案
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱(chēng)分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，另外還有電站監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置。其運(yùn)行模式是在有太陽(yáng)輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池組件陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過(guò)直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過(guò)聯(lián)接電網(wǎng)來(lái)調(diào)節(jié)。
太陽(yáng)能發(fā)電
方案特點(diǎn)
系統(tǒng)相互獨(dú)立，可自行控制，避免發(fā)生大規(guī)模停電事故，安全性高。
彌補(bǔ)大電網(wǎng)穩(wěn)定性的不足，在意外發(fā)生時(shí)繼續(xù)供電，成為集中供電不可或缺的重要補(bǔ)充。
可對(duì)區(qū)域電力的質(zhì)量和性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，非常適合向農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)，發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電，大大減小環(huán)保壓力。
輸配電損耗低，甚至沒(méi)有，無(wú)需建配電站，降低或避免附加的輸配電成本；土建和安裝成本低。
調(diào)峰性能好，操作簡(jiǎn)單；由于參與運(yùn)行的系統(tǒng)少，啟停快速，便于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)。
無(wú)疑，利用太陽(yáng)能發(fā)電的光伏發(fā)電技術(shù)前景廣闊。太陽(yáng)能資源近乎無(wú)限，光伏發(fā)電也不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，是滿足未來(lái)社會(huì)需求的理想能源。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的深入發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率的逐步提高，系統(tǒng)成本的日趨合理，以及相關(guān)的分布式發(fā)電技術(shù)、智能電網(wǎng)等的完善，光伏發(fā)電這種綠色能源將成為未來(lái)社會(huì)的重要能源。
參考資料
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有機(jī)太陽(yáng)能電池：綠色能源未來(lái)的新選擇 · 國(guó)家能源局[引用日期2020-05-08]
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太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有哪些？太陽(yáng)能有哪些用途？ · 中研網(wǎng)[引用日期2020-05-08]
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太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 · 新能源網(wǎng)[引用日期2020-05-08]
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2017年全球太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析【圖】 · 中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)[引用日期2020-05-08]
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中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模巨大 但輸電和回收都是問(wèn)題 · 網(wǎng)易科技[引用日期2020-05-08]
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