张燚+王智远

[摘 要]太阳能光伏技术主要是指利用太阳能进行光伏发电的一种科学技术。它的应用与开发可以有效解决世界人口、资源、经济三者之间的矛盾，并使其得到一定的协调发展。当前，人们对太阳能的利用目的主要是为了发电，使其代替原有的发电能源和发电技术，成为新时代下一种新型的环保节能发电技术，减少化石能源的使用以及在使用过程中对环境所造成的污染，从而实现我国能源的可持续发展的目的。

[关键词]太阳能 光伏技术

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0355-01

一、引言

太阳能是一种清洁的、取之不尽、用之不竭的可再生能源。利用太阳能发电是开拓新能源和保护环境的有效途径，将太阳能转换为电能主要有三种方法：热电转换、光化电转换、光电转换。光电转换是直接把太阳能转换为电能，不必首先转化为热能或化学能而再转化为电能。通过太阳能电池（又称光伏电池）将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统（又称太阳能光伏发电系统）。太阳能光伏发电目前工程上广泛使用的光电转换器件晶体硅太阳能电池，生产工艺技术成熟，已进入大规模产业化生产。太阳能电池是一种利用光生伏打效应把光能转变为电能的器件，又叫光伏器件。物质吸收光能产生电动势的现象，称为光生伏打效应。这种现象在液体和固体物质中都会发生。但是，只有在固体中，尤其是在半导体中，才有较高的能量转换效率。

二、太阳能光伏系统的应用

太阳能电池最早用于空间，至今宇宙飞船和人造卫星等空间飞行器的电力，仍然主要依靠太阳能光伏发电系统来供给。20世纪70年代以后，太阳能电池在地面得到广泛应用。目前已遍及生活照明、铁路交通、水利气象、邮电通信、广播电视、阴极保护、农林牧业、家庭民生、军事国防、并网调峰等各个领域。功率级别大到100KW～10MW的太阳能光伏电站，小到手表、计算器的电源。光伏发电具有的优点包括：安全可靠，无躁声，无污染，能量随处可得，不受地域限制，无须消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无须架设输电线路，可以方便与建筑物相结合等。地处边远地区的建筑，如山区、乡村、海岛和小、远、散的建筑，特别适合利用太阳能光伏发电系统作为供电系统。除边远地区的供电系统采用太阳能光伏系统外，还可利用太阳能电池作照明系统、水泵系统以及通信电源系统。随着太阳能电池发电成本的进一步降低，将进入更大规模应用领域。

三、太阳能光伏发电的现状

（1）国外光伏发电现状。光伏发电产业主要集中在日本、欧盟和美国，其光伏发电量约占世界光伏发电量的80%。21世纪以来，一些发达国家纷纷制定了包括太阳能电池在内的可再生能源计划。太阳能电池的研究和生产在欧洲、美洲、亚洲大规模铺开。1997年6月，美国副总统戈尔和能源部长分别宣布了一项“克林顿总统百万屋顶光伏计划”。紧接着，能源部并于11月立即着手安排政府贷款项目，以实施这一宏伟计划。该计划325个城市的100万个建筑物屋顶上安装3GW光伏系统，预计到2010年可以完成。日本政府的计划目标是：至2010年，安装4600MW光伏发电系统。2004年，德国新安装的并网光伏发电系统大约200MW。德国可再生能源可满足50%以上总能耗需求。法国的太阳能发电容量由2002年的0.66MW，发展到2003年的2.9MW。印度的光伏产业及应用市场居领先地位。1998—2002年，印度计划安装光伏發电系统150MW。至2010年，欧盟计划光伏发电总装机容量达到3GW，澳大利亚计划光伏发电总装机容量达到0.75GW。目前，美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。美国拥有世界上最大的光伏发电厂，其功率为7MW；日本也建成了发电功率1MW的光伏发电厂。全世界总共有23万座光伏发电设备，以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。太阳能电池光伏发电在不远的将来会占据世界能源的重要席位，要代替部分常规能源，而且将称为世界能源供应的主体。欧洲光伏工业协会（EPIA）的预测：2020年，光伏组件年产量40GW，系统总装机容量195GW，光伏发电量为274TWh。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；预计到21世界末，可再生能源结构中将占到80%以上，太阳能发电占到60%以上。

（2）国内光伏发电现状。20世纪90年代以来是我国光伏发电快速发展的时期。在这一时期我国光伏组件生产能力逐年增强。成本不断降低，市场不断扩大。装机容量逐年增加，2006年累计装机容量达35Mw。约占世界份额的3%口。10多年来，我国光伏产业长期平均维持了全球市场1%左右的份额。到加20年前。我国光伏技术产业将会得到不断的完善和发展。成本将不断下降。光伏市场会发生巨大的变化：预计2005—2010年。我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统。发电成本到2010年将约为1.20元/kwh光伏发电将会由独立系统转向并网发电系统。

四、太阳能光伏发电产业发展中需要解决的问题

目前，世界太阳能光伏发电产业还处于初级阶段，为了保证太阳能光伏发电产业的健康发展。需要做好以下工作：①继续研制太阳能电池新材料，提高电池的光电转化效率；②研究太阳能光电电池最大功率跟踪算法，实现太阳光最大功率跟踪：③研究太阳能光电池阵列的优化组合算法，实现太阳能光电电池阵列的优化组合；④研究太阳能光伏发电的软并网技术，减少光伏电能对电网的冲击；⑤探索并实现太阳能光伏发电与建筑物建设相结合。实现建筑物绿色发电与自我供电；⑥探索并出台保护太阳能光伏发电发展的政策与法律、法规。对太阳能发电电价实行保护政策。促进太阳能发电产业的发展。

五、结语

太阳能是洁净、可再生能源，是传统化石能源的最为重要的替代能源之一。我国由于幅员辽阔的先天优势，光伏产业的前景形势大好，由于政府的大力扶持，并加大对光伏产业的宣传及示范，使太阳能光伏技术方兴未艾。在上海世博会展中，其大部分展馆都已引入太阳能发电，为全馆提供40%的照明能源。可以预见，不久的将来，在建筑电气设计中都会逐渐引入光伏照明的概念。这一切都表明，太阳能光伏技术领域大有可为。

参考文献

[1] 崔容强、赵春江、吴达成.并网型太阳能光伏发电系统——太阳能实用技术丛书.化学工业出版社，2010年.

[2] 黄汉云.太阳能光伏发电应用原理.化学工业出版社，2010年.

[3] 罗玉峰，陈裕先，李玲.太阳能光伏发电技术.江西高校出版社，2012.