探究太陽能光伏發電技術及其應用

郭士鵬 沈澤濤

在人類社會快速發展的過程中，對不可再生資源的使用量越來越大，而以太陽能為主要資源的光伏發電具有可無限制持續使用的特點，同時在環境污染方面相比傳統煤炭資源要小很多，因此探究太陽能光伏發電技術具有重要的現實意義。

一、太陽電池基本原理和光伏發電主要優勢

（一）太陽電視基本原理

就技術要點來看太陽能光伏發電，這是一種對太陽能源進行充分利用重要手段，其中最關鍵的就是實現光能與電能轉換的環節，主要的運作原理就是基于調養電池激發半導體的光伏效應，具體情況就是在太陽電池被太陽光照射的時候，光能會不斷的被太陽電池吸收，在大量吸收光能的基礎上產生“光生電子——空穴”。最后，光生電子和空穴在電池閃電場的影響下實現分離，在分離的過程中產生與之相對應的電壓，基于這種電壓動力達到發電的目的。

（二）太陽能光伏發電的優勢

一方面，高效節能。相比其他電力發電系統，太陽能光伏發電的電能產生過程更加簡化，即轉變太陽光能中的光子為電子，進而產生電能，整個過程簡單、便捷、高效，同時在節能環保方面取得了一定的突破。另一方面，分布范圍廣，且儲備量豐富。由于太陽光的分布范圍是相當廣泛的，所有后期的開發和利用都具有很高的便捷性。太陽能光伏發電系統的主要組成部分是太陽電池組件、直交流逆變器、蓄能蓄電池等，其中對太陽能光伏發電系統而言最關鍵的部件就是太陽電池組件，其具有完成光能與電能轉換的功能。

二、太陽能光伏發電技術的應用

（一）工業和通信行業

當前，很多工業、通信喝科學領域都開始廣泛的使用光伏發電技術，因為這能在很大程度上降低突發事件或者氣候對工作的影響。在工業生產領域，光伏發電應用主要有石油管道的陰極保護、水文觀測系統的技術支撐、水閘的陰極保護以及氣象地震臺運行的技術支撐等；在科技通信領域，光伏發電主要應用在太陽能無人值守微博中繼站、高密性光纜維護站以及農村地區的載波電話光伏系統等。

（二）農村和邊遠地區

眾所周知，農村地區各方面的發展速度都慢于城市地區，其中尤其突出的就是電力資源建設與制造。農村地區的用電不同與城市地區，居民生活和基本工作用電隨時隨地都有保證，因為交通和經濟等多方發展因素的限制，電力資源沒有良好的發展條件[1]。而太陽能光伏發電的功能和優勢正好彌補了農村地區的條件限制，農村地區的空曠陸地能更有效的收集太陽能資源，因此農村地區基于對電能的需求和自身條件的優勢，大大的助力了太陽能光伏發電技術的發展和應用，當前較常的應用有小型風光互補發電系統、太陽能水泵、獨立光伏電站和太陽能照明燈等。

（三）光伏建筑一體化

在20 世紀初，有關人員首次提出了太陽能屋頂計劃，即在建筑物頂面安裝太陽能電池板，利用逆變器和控制器來完成一個公共電網，形成一個完整的戶用并網光伏系統。戶用并網光伏系統的主要板塊為電網并聯和太陽能電池板，由于其在供電過程中可以依賴于蓄電池的功能，所以產生電能的整個過程具有很高的節能性和環保性[2]。除夕以外，實現光伏建筑一體化的最終目的，是通過建筑材料和光伏器件的集成化來有效控制光伏發電成本，不斷擴大其在企業生產和居民生活中的應用范圍。

（四）荒漠光伏電站

不同光伏電站的建設與應用都為當地區域的經濟發展帶來了很大的促進作用，效果最為明顯的就是荒漠光伏電站。沙漠地區的資源還是非常豐富的，但惡劣的條件很容易讓人忽略這些資源優勢，其中最為充足的就是太陽能源，在荒漠中建立光伏電站一方面可以帶動地區經濟發展，另一方面還能創造更多的就業機會，助力荒漠環境的維護與建設。

（五）太陽能產品

因為光伏發電本身的諸多優勢，人們紛紛開始研發并應用太陽能產品。當前在人們生活和工作中應用較為頻發的有太陽能照明燈具、廣發行業的太陽能燈箱、太陽能熱水器以及生活中的太陽能手表等等，處處都有效應用了光伏發電原理，大大提高了人們生活和工作的便利性。

三、太陽能光伏發電技術發展前景分析

以提高效率和降低成本為目的，基于新結構、新原理和新材料的太陽能電視是太陽能光伏發電技術的主要發展方向。從原理角度出發，需要在納米特性、光化學效應和量子效應基礎上研究新型電池；從材料角度出發，需要在微晶硅、非晶硅和納米硅等薄膜硅系列的化合物薄膜電池或者疊層電池，因為這兩種電池類型具有弱光適應性強和成本低的特點；從技術層面分析，需要就可穿戴的柔性電池、以玻璃窗主要吸收對象的窗式電池以及高度聚光型電池進行開發和研究。此外，針對以建筑施工與設計為主開發的一體化太陽能光伏產品，從科學客觀的角度制定有關標準和導向性參數，并通過大力推行來將其貫徹落實，以此讓光伏發電系統的安裝環節更加規范。從國家層面出發考慮，需要退出專門針對太陽能光伏產品的支持性和推動性政策，基于投資力度的增大讓研發方向更加明確，當前較為清晰的方向就是太陽能家電和太陽能汽車。

四、結語

總而言之，太陽能光伏發電技術的有效應用很大程度上解決了偏遠地區的電能供應難題，并在社會發展層面上有效緩解了能源短缺問題，大大提高了能源替代的可能性。盡管我國在研究和應用太陽能光伏發電技術的過程中還存在諸多問題與不足，但經過科研人員的不斷努力，在未來的發展中一定能突破技術上的一些瓶頸，讓太陽能光伏發電技術的應用前景更加廣闊。