刘景江

[摘 要]社会的不断发展使人们更加认清了可持续发展的重要性，对于资源的应用也更加青睐于无污染的可再生资源。太阳能具备着干净无污染的优势，因此太阳能光伏发电也就引起了社会各界的关注，并展现出广阔的发展前景。本文就以太阳能光伏发电技术为中心点，对其原理及应用进行了研究，并从实际应用出发分析了存在的阻碍和未来发展前景，以期为该项技术的广泛应用提供理论参考依据。

[关键词]太阳能；光伏发电技术；应用；前景

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0149-01

随着社会的不断发展，对于能源的需求也在不断增大。但资源的匮乏、能源的紧缺以及生态问题的日益突出成为目前最大的问题，引起了全世界的关注和担忧。此时人们认识到可持续发展的重要性，并开始关注资源的有效利用和管理。太阳能资源是一种干净、无污染、分布广泛的一种可再生资源，符合了当前环保节约的生产要求，逐渐被人们所认可和采用，并成为公认的理想化替代性能源之一。人们在太阳能研究基础上研究了光伏发电，实现了从太阳能到电能的有效转变，这对于人类生活来说具有重大意义。如果对于太阳能加大研究和探索，用它来代替石油、煤炭等不可再生资源将是全人类的福音。

一、太阳能光伏发电技术的原理

太阳能光伏发电系统是由光伏电池板、控制器和电能储存及变换环节构成的。这种新型的发电体系中太阳能电池起着调节转换的作用，也被称为光伏电池，太阳能电池之所以能够产生电源其主要的原因是光生伏特效应导致的。当太阳光线或其他一些光源照在这种特殊性能的电池上的时候，它会将全部的光线吸收到体内，从而形成光生电子—空穴对。光生电子和空穴在里面经过一些特殊的化学反应以后会出现相互离散的现象，异号电荷会不断地积累然后集中分布在两头，所谓的“光生电压”也就产生了，这就是太阳能发电的原理“光生伏特效应”[1]。要是把电极内部的两极进行导出处理，然后和负载连接在一起，“光生电流”就会从负载流出，在这种情况下就会引起功率的流失。可以无限获取的太阳的能量就能转换成我们日常生活以及生产所需的源源不断的能量了。

经过长时间仔细研究与分析我们总结出了这一伟大的转换工作之所以能够顺利完成的基本原理：①当电池板吸收了足够的太阳光线的时候，在其内部就会形成电子—空穴对产生，也就是所谓的“光生负载电子”，它们的主要区别就是电性是相反的，空穴带正电，电子带负电；②在半导体节中生成的具有特殊性的电场在化学反应的影响之下会将光生电流的两种性能却别开来[2]；③太阳能电池的正、负极分别收集光生载流子和空穴，在这种情况下电路中就会有电流出现，我们日常生活生产活动所需的电量就会出现。

二、太阳能光伏发电技术的具体应用

2.1 独立光伏发电系统的建立

独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷用电是全天24h实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下，其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。

2.2 光伏建筑一体化应用

关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统；通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与发电功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。

2.3 混合型光伏发电系统的构建

所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势，扬长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽可能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目的。

2.4 光伏发电在LED照明中的应用

作为半导体材料制作而成的组件，LED 与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势，并且照明周期较长，且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理，通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化，再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于 LED 照明和光伏发电技术同是直流电，因此转化过程并不需要借助变频器，这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外，在可充放蓄电池的辅助下，光伏发电在 LED照明中的技术优势必将更加突出。

三、太阳能光伏发电应用普及障碍及发展趋势

3.1 我们都知道太阳能属于一种绿色资源，而且随着科学技术的发展我国利用太阳能技术满足生活生产所需的技术水平也在不断提高，但是在这种新型的发电系统中还是存在各种不足之处需要我们进行调整和完善，主要表现在：使用策略、环保型和社会需求等，这些因素都在某一些程度上影响了这种新型发电体系的普及，另外，由于太阳能发电成本太高；制作所需的材料还是销售所需的市场都不再本土市场中，产业与市场倒挂现象严重；太阳能光伏产业投资出现的潮涌现象，这些都在很大程度上制约着太阳能光伏发电应用的普及。

3.2 发展趋势与发达国家相比，我国太阳能光伏发电还有很多需要完善的地方，需要政府及相关部门予以政策和资金上的支持，以保证新能源和可再生能源得以良好地发展。目前，我国政府对新能源和可再生能源的发展给予了高度重视，面对化石能源的枯竭，大量化石能源对环境的影响逐渐加剧，国家起草了可再生能源开发战略规划，为我国新能源以及可再生能源的长期发展制定了指导方针。在规划当中，对于新能源的利用效率提出了要求，其中发电总容量达到了6000万kW，太阳能光伏发电达到45万k W。未来我国太阳能光伏发电的总量将逐渐提升，覆盖的范围也将更为广泛，成为我国电业行业发展的主要能动力。相信通过各方面的协调配合以及努力，我国的太阳能光伏发电技术将向着更快、更好的方向发展。

参考文献：

[1] 张立文，张聚伟，田葳，张晓红.太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 应用能源技术，2010，03：4-8.

[2] 李蔚.太阳能光伏发电技术的应用方式及发展前景[J]. 智能建筑电气技术，2011，02：22-24.