光伏發電技術分析及應用探討

孫巖

（中油電能電力研究設計院，黑龍江 大慶 163000）

隨著石油天然氣、煤炭等資源的消耗日益增多，能源的消耗危機已經逐漸成為全世界共同的問題。新能源的開發和利用已經成為了刻不容緩的課題，太陽能是最為豐富的可再生能源之一，具有無污染、可再生等優勢，是世界上公認的最為理想的代替能源之一。將太陽能這種可再生能源進行有效利用，就能代替傳統的能源，可有效地緩解能源緊張的情況，太陽能光伏發電技術具有良好的發展前景。

1 太陽能光伏發電技術

1.1 太陽光伏發電技術原理

光伏發電技術是將太陽能轉變為電能。在太陽能光伏發電技術中，太陽能電池是其中的核心關鍵設備，最初的光生伏打效應是在1839年發現，有效的奠定了太陽能電池發展的基礎。當太陽光對太陽能電池芯片中PN結進行照射之后，電子芯片在高能狀態下吸收光能，將其中的自由電子激發，晶體中的自由電子進行移動，調動剩下的晶體在圍繞其進行移動，N結出形成自由電子聚集，P結出形成空穴聚集，因此PN結之間產生電勢差，提供一定程度的電源。

1.2 太陽能電池

太陽能光伏發電技術中最為重要的就是將太陽能電池的轉化率進行提高，太陽能電池中重要的組成部分為化合物半導體、硅基太陽等。

（1）硅基電池。目前的商業太陽能電池中使用比較普遍的為電池和化學電池。硅基太陽電池中大概可以分為晶體硅和非晶體硅，其中的晶體硅又可以分為單晶硅電池和多晶硅電池。單晶硅光伏電池的優勢在于轉換的效率比較多、具有較高的穩定性，缺點是成本比較高；多晶硅電池中轉換的效率雖然比較低，但是其性價比比較高，成本比較低，因此是目前市場中使用率最高的太陽能電池。目前我們將硅薄膜光伏發電作為晶硅光伏發電技術中的主要研究方向，硅薄膜太陽能電池的主要優勢是在傳統的玻璃材料等上加裝硅薄膜，做成支持襯底，形成太陽能電池，硅薄膜太陽能電池在材料的消耗上更加節省，成本比較低，能耗的消耗比較小，但是其制作的工藝流程比較復雜。

（2）化合物半導體電池。實際中的半導體硅材料價格十分的昂貴，但是化合物半導體的成本就很低，其中利用化合物半導體制作而成的電池主要有CdTe 電池和CIGS 電池兩種。化合物半導體的優勢在于能夠通過調節之間的體能隙寬度，從而有效的和太陽光譜進行匹配，將光能轉變為電能的效率進一步提升。CdTe 電池在理論上能夠將30%左右的光能轉變為電能，具有穩定性強、成本較低的優勢。能源的轉換過程中會產生有毒的金屬Cd，對環境產生污染，根據我們的實際研究和分析發現，在轉變電能相同的情況下，CdTe與石油、晶體硅電池等相比較，產生的重金屬量是最少的。

1.3 太陽能光伏發電系統

太陽能光伏發電系統中主要包括儲電電池、太陽能光伏電池、控制儲存器、逆變器等，光伏電池板將太陽能有效的轉變為電能，通過逆變器后才能為人們正常使用。主要分為獨立光伏發電系統和并網光伏發電系統。

（1）獨立光伏發電系統。獨立光伏發電系統指的是處理運行的發電機構，是自身獨立的一套發電系統，不和任何電網進行連接，建設的地點都是在野外邊遠的地區，經常使用在移動式電源中。獨立光伏發電系統可以將白天儲存的電能存儲在電池中，供沒有接入電網的偏遠地區的用戶晚上使用。但是在實際的使用過程中，獨立的光伏發電系統并不是很穩定，一般需要建立一個電站與之進行輔助，導致光伏發電的成本增加，沒有達到清潔能源發電的目的。

（2）并網光伏發電系統。并網光伏發電系統指的是將光伏發電技術和電網連接在一起進行使用。能夠有效的為公共電網提供電能和無功電能，起到的作用和微型發電站是一樣的。在太陽光的照射下，光伏電池將產生的直流電經過相關的儀器和設備進行轉換，轉變為與我們公共電網頻率相同的交流電，然后再將交流電以電流源的方式輸送到電網中，因此并網光伏發電系統不需要蓄電池，與獨立光伏發電系統相比較成本較低。并網光伏發電系統比獨立光伏發電系統的轉換效率高，因此具有較高的供電穩定性，是目前在太陽能光伏發電產業中理想的發展方向。

2 我國太陽能光伏發電技術的發展應用

我國的太陽能光伏發電技術起步比較晚，近幾年來我國科技的不斷進步，對太陽能光伏發電技術的研究也取得了一定的成果，實施了發展新型可再生能源和節能減排的政策，我國的領土面積幅員遼闊，因此可以利用的太陽能資源十分豐富，我國已經逐漸成為了世界上太陽能光伏發電和生產相關太陽能光伏發電系統零件的大國之一。

2.1 民用光伏發電技術的發展現狀

目前我國的城市居民用電量正在逐漸增加，在民用的領域中光伏發電技術正在得到快速的發展，在太陽能資源比較豐富的地區，居民在屋頂安裝太陽能光伏發電技術，基本能夠保障一天的生活用電量。

2.2 公用光伏發電技術的發展現狀

目前我國的太陽能光伏發電技術在公共領域的發展上取得了一定的成果，太陽能光伏發電技術在公共領域中的應用有效的在民用領域中起到了示范作用。在2008年北京奧運會期間，我們就已經在多個體育場館中應用了太陽能光伏發電技術，在這些體育場館中，太陽能光伏發電技術提供的電量在1年中大概有70萬kW/h，產生的電量相當于170t煤炭的燃燒，大約減少了500多噸的二氧化碳排放量。2010年的上海世博會期間，世博會中心、中國館等都已經應用了太陽能光伏發電技術，尤其是中國航天部門參與設計的光伏發電技術，年發電量達到500萬度。

2.3 光伏發電技術的研究現狀

近年來，我國的光伏發電技術正在逐步的發展崛起中，雖然太陽能光伏發電技術存在一些問題，但是國家的科研人員正在積極的投入到太陽能光伏發電技術的研究和開發中，在相關政策的不斷推進和相關部門的高度重視下將我國的光伏發電技術不斷的完善和創新，爭取達到國際先進水平。

3 太陽能光伏發電技術發展前景分析

3.1 民用光伏發電技術

在石油資源日益缺乏的今天，對于可再生能源的開發和利用顯得重要，隨著國家政策的推出，政府相關補貼的下發，太陽能光伏發電技術在滿足民用電能需求的同時，可以將閑置的土地建設并網光伏發電系統，目前的并網光伏發電系統需要投入的資金并不是很多，尤其在太陽能資源比較豐富的地區，并網光伏發電系統的建設，能夠有效的利用閑置的土地，避免土地資源出現浪費，也能有效的促進我國民用太陽能光伏發電技術的快速、健康發展。

3.2 公用光伏發電技術

最近幾年，國家的政策和市場對于太陽能光伏發電技術的影響比較大，推動了太陽能發電技術的不斷發展。有效的減少了污染物的排放，起到了很好的環保效果。同時隨著太陽能光伏發電系統建設成本的下降，公共設施中應用太陽能光伏發電技術，能夠有效降低政府的支出。因此公用太陽能光伏發電技術已經得到了高度重視，發展速度越來越快。

3.3 光伏發電技術研究

目前，我國的太陽能光伏發電技術已經取得了一定的成績，隨著光伏發電技術的不斷發展進步，研究和開發得到了不斷完善。我國的科研機構已經逐漸加強了光伏發電技術的研究工作。

4 結語

我國具有廣闊的國土面積，因此能夠有效地利用太陽能光伏發電技術，將其中的轉換率進行大幅度提升，太陽能光伏發電技術的前景十分廣闊。