光伏太陽能光伏發電應用的現狀及發展

摘要：太陽能光伏發電是利用太陽能儲蓄電池接收太陽輻射能源轉化為可供千家萬戶生活、生產的電能，是當前一種重要的電能來源。

關鍵詞：光伏發電；現狀；發展趨勢

1、前言

不完全統計太陽每秒鐘輻射到達地面的能量可高達80萬千瓦。如果把地球表面0.1%的太陽輻射能轉化為電能來計算（轉變率為5%），那么每年的總發電量可達5.6×10[9]mW·h，其相當于世界上所有能耗的40倍。因此，太陽能發電技術具有廣闊的發展前景。

2、太陽能光伏發電的發展現狀

1954年美國貝爾研究所的PEARSON等3位科學??家在美國首次研制成功了實用的單晶硅太陽能電池，從此誕生了將太陽能轉換為電能的實用光伏發電技術.20世紀70年代，發達國家以國家級計劃積極研究開發太陽能發電，其中日本于1974年開始的國家“陽光計劃”尤為突出.20世紀80年代后期，太陽能電池的種類不斷增多，應用范圍不斷擴大，20世紀90年代光伏發電迅速發展。年德國率先提出并實施“一千屋頂計劃”，1997年美國宣布實施“百萬太陽能屋頂計劃”，1999年1月德國又開始實施“十萬屋頂計劃”，2000年安裝光伏容量超過40兆瓦。

進入21世紀的今天，太陽能光伏發電這種新興的產業開始向民用領域滲透，最明顯的是在民用建筑設計，施工中的應用，在船舶，交通樞紐等運輸業中也有2008應用。年的國家鳥巢體育館擁有100kWp并網光伏電站；深圳國際園林花卉博覽園擁有1MWp的并網光伏電站；上海世博園區中國館和主題館擁有的3MWp的并網光伏電站；2009世運會主場館在看臺的屋頂上安裝了太陽能光伏發電系統，裝機容量為1027kW；呼和浩特東站的站房安裝的太陽能光伏發電系統的直流峰值總功率為132.48kW；山西省腫瘤醫院2011年建設實施的2007年中國沉陽太陽能混合動力游船問世太陽能混合動力光伏發電在中國國內大型交通樞紐中應用較多，如上海虹橋樞紐光伏發電裝機容量達6.57兆瓦，杭州東站樞紐光伏發電裝機容量達10MW，南京南站樞紐光伏發電裝機容量達10.67MW等。

3、太陽能光伏發展的趨勢

3.1提高光電轉換效率，降低電池材料成本

3.1.1提高光電轉換效率的材料

在電池制作中，一般都采用表面織構化、發射區鈍化、分區摻雜等技術，開發的電池主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池，從理論研究看，在陽光集中輻照時，利用希澤光電效應可能達到的光電轉換效率的極限值為63.2%，但只有使用理想的材料才能達到。若使晶體結構中形成的缺陷能準確無誤地出現在所需要的地方，實際上也很難做到。德國科學家正在進行這方面的實驗，他們在單晶硅中摻入稀土金屬元素鉺（Er）來制造太陽電池，以測試它對轉換效率可能產生的影響，德國夫朗霍費費萊堡太陽能系統研究所保持著世界領先水平。該研究所采用光刻照相技術將電池表面織構化，制成倒金字塔結構。并在表面把一個13nm厚的氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結合。通過改進了的電鍍過程增加柵極的寬度和高度的比率：通過以上制得的電池轉化效率超過23%，是大值可達23.3%。Kyocera公司制備的大面積（225cm2）單電晶太陽能電池轉換效率為19.44%。

3.1.2降低目前主流光伏電池材料的成本

降低硅材料用量是降低價格的主要途徑。目前，太陽電池材料主要以硅材料為主，但是硅材料還面臨著許多問題，多晶硅產業上游環節技術壁壘高、投入大、量產時間長、市場風險高，因此不僅要尋找更為方便易行的硅材料提純技術以擴大生產，而且要采用新技術，在獲得同樣電能的基礎上減少硅材料用量。而與晶體硅電池相比，薄膜電池在效率與成本方面改善的空間更大，多晶硅價格的上漲會增加薄膜電池的成本優勢。

3.2提高光伏發電的面積

3.2.1提高建筑光伏發電面積

大量的建筑屋頂都是沒有充分的利用，應建立建筑相結合的并網光伏系統，主要形式是城市并網發電的屋頂并網光伏系統。在我國東部沿海經濟發達地區，用電量大，對光伏發電能力需求強；同時目前我國光伏產業主要集中在東部省份，光伏產業對當地經濟的發展起著重要作用，在城市建設屋頂并網發電系統（BAPV）及光伏建筑一體化集成光伏系統（BIPV），對于城市的供電與節能起到很好的作用。《可再生能源中長期發展規劃》提出，到2020年安裝建筑光伏2萬套，累計安裝100萬千瓦。

3.2.2提高地面光伏發電

在世界各地的沙漠、戈壁、荒漠都可以大面積的利用，比如在我國有約264萬平方公里的荒漠資源，其中干旱區荒漠化土地面積為250多萬平方公里；主要分布在光照資源豐富的西北地區，其年總輻射在1600-2300千瓦時/平方米。在內蒙古的鄂爾多斯、甘肅的河西走廊綠洲邊緣、新疆的塔克拉瑪干沙漠邊緣、晉西北及陜北等靠近電力線路和負荷中心，還有很好的旅游資源，可以作為大型并網光伏項目的起步區域。隨著電力輸送技術和儲能技術的發展，大規模沙漠、戈壁、荒漠光伏電站將必然成為未來的電力基地。

3.2.3光熱發電

太陽能光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的。采用太陽能光熱發電技術，避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉換所無法比擬的優勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發電。光熱發電產業布局應當注重資源優勢、優勢的合理利用，有條件的可綜合利用多種可再生能源，互補發電，甚至也可考慮與熱電站聯合運行。

4、結束語

綜上所述，隨著光伏發電技術的不斷成熟、光伏組件成本的不斷降低、國家政策的大力扶持，中國的太陽光伏發電將會得到快速發展。

參考文獻：

[1]李勝茂.2011～2015年中國太陽能光伏發電產業投資分析及前景預測報告[R].中國投資咨詢網，2011，（24）.

[2]李安定.太陽能光伏發電系統工程[M].北京：北京工業大學出版社，2016