太阳能发展现状与前景

太阳能发展现状及前景1 前言目前，全球正面临着气候变暖和社会发展两大课题。

以石油为代表的化石能源日益枯竭，价格大幅波动。

经济发展消耗大量的化石燃料，导致温室气体排放量快速增长。

如何摆脱对化石燃料的依赖，减少温室气体排放，已成为全世界亟待解决的难题。

随着日本地震引发核危机，各国也认识到核能的安全问题，而太阳能发电是从根本上解决这些难题的重要手段之一。

2 太阳能发电现状2.1太阳能是最理想的发电新能源照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。

可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。

而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。

所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。

它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。

不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

2.2 太阳能资源丰富我国的太阳能资源丰富。

据估算,我国陆地表面每年接受到的太阳能辐射为50×1018KJ, 全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2•a，中值为586kJ／cm2•a。

从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。

尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。

2.3太阳能发电产业规模2.3.1世界太阳能发电规模据最近报道显示，2009年世界太阳能发电装机容量达到6.43GW，比2008年增加6%，产值380亿美元。

同年欧洲太阳能发电装机容量4.75GW，占世界的74%；排名前3位的国家为德国、意大利和捷克，合计4.07GW。

德国排名世界第一；意大利已成为世界第二大太阳能发电的国家；美国太阳能发电装机容量485MW，排名世界第三位，2009年增长了36%。

另据报道，2008年世界太阳能发电市场为5.6GW，累计扩大至12.8GW；预计2020年24GW，累计扩大至140GW；2030年120GW，累计800GW；2050年1TW，累计10TW。

2008年日本太阳能发电市场约230MW，累计约2.1GW；预计2020年2-3GW，累计34GW；2030年6-12GW，累计100GW：2050年25-35GW，累计500GW。

2.3.2 我国太阳能发电规模我国太阳能光伏技术开始于20世纪70年代，开始时主要用运于空间技术，而后逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业，已利用太阳能发电为中国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共20万无电户解决了用点问题。

目前，中国已安装光伏电站约10万千瓦，主要为边远地区居民供电。

然而现对而言太阳能在中国国内，光伏发电的应用主要集中于农村电气化和离网型光伏产品。

由于电力部门尚未正式接受光伏发电上网，并网型的光伏市场没有真正启动。

截止到2006年，中国国内光伏发电累计装机仅为8万千瓦，发展前景十分广大。

2.4 不断改进的太阳能发电技术目前，有三种技术——基于硅片的光伏技术、薄膜光伏技术和聚光集热式太阳能发电技术——正在相互竞争，以获得成本上的领先地位。

每一种技术都在某些应用领域具有其优势，但没有一种技术能在所有领域都独占鳌头。

在这些技术的相对成本竞争中，可能会出现一些重大创新和变化。

采用任何一种现有光伏技术的企业正在不断努力，通过提高它们系统的效率来降低成本。

在能量转换中，效率是指在给定时间段内照射到一块光电池表面的日光辐射所产生的电量。

对于产生的每一单位能量，系统的效率越高，所需的原材料就越少，收集日光的表面积就越小，重量也越轻，其运输和安装成本也越低。

2.4.1 基于硅片的光伏技术。

虽然在已经安装的太阳能发电系统中，90％都采用了基于硅片的光伏技术，但它仍然面临可能会为相互竞争的技术创造机会的两个挑战。

第一，虽然该技术非常适合在空间有限的屋顶使用（因为其效率约为目前的薄膜光伏技术的两倍），但太阳能面板及其安装的成本很高：制造这种面板所需的光伏材料（此处为硅）用量比制造薄膜光伏太阳能电池大得多。

第二，企业正开始逐渐接近单结硅片光伏电池的理论效率极限（31％）；有几家企业目前已达到20％～23％的效率水平。

当然，在达到理论效率极限之前，仍然存在改进空间，更先进的工程技术（如将阳光聚集在太阳能电池上，或增加很多用不同材料制成的结，以更有效地吸收更大部分的光谱）有可能进一步提高效率极限，尽管许多此类创意都会增加生产成本。

2.4.2 薄膜光伏技术。

另一种重要的光伏技术——薄膜技术5已应用多年，但仅在最近才被证明以商业批量生产的产品也能达到足够高的效率水平（大约10％）。

虽然薄膜的效率较低，但其硅材料的使用量却非常小——仅为基于硅片的光电池所需用量的大约1％～5％。

因此，其成本结构大约只是基于硅片光电池的一半左右。

从长远看，这项技术还有进一步扩大这一成本差距的巨大空间。

但是，薄膜光伏技术也面临挑战。

薄膜光伏组件6较低的效率意味着它们目前最适合安装在大片田野和大面积平屋顶上。

此外，这些薄膜光伏组件的寿命变化无常、难以确定；与此相反，基于硅片的光电池却能在超过25年的时间里长期保持高水平的电力输出。

在最有希望的几种薄膜技术中，只有一种碲化镉薄膜真正达到了商业规模的应用，但有一些专家对镉的毒性和碲的可用性表示担忧。

最后，还有一个日益复杂的因素，就是目前呼之欲出的新一代纳米级薄膜技术可能会大幅度提高效率，并降低太阳能发电的成本。

2.4.3 聚光集热式太阳能发电技术。

第三种主要的太阳能技术是聚光集热式太阳能发电技术7。

它是目前成本最低的一种可选技术方案，但存在两个方面的局限性。

光伏太阳能系统可以安装在用户附近，因此，可以降低输电和配电费用。

而聚光集热式太阳能系统需要近乎完美的阳光条件和大量的开放空间，而这两个条件通常只有在远离用户的地方才可能具备。

此外，聚光集热式太阳能系统进一步削减成本的能力可能也有限，因为它主要依赖于一些传统装置（如管道和反射镜），与基于半导体的光伏技术所使用的材料相比，其成本下降的可能性极小。

尽管如此，目前仍有几家欧洲的公用事业公司将聚光集热式太阳能发电技术作为备选的太阳能技术。

3 太阳能发展前景3.1 技术改进太阳能发电装置的技术开发大体可分为3个方面：①实用化的结晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池等，为提高经济性，进一步提高性能的技术开发是目前决定太阳能电池市场竞争优劣的重要课题；②可大幅降低成本的色素增感、有机薄膜等新型太阳能电池，期待其实用化，瞄准2020年以后的市场，引导技术革新；③太阳能发电装置技术开发评价、市场化评价的必要技术开发等，抓紧准备应对市场急速扩大。

在结晶硅太阳能电池方面，重点强化住宅安装等要求高转化效率的领域，但也必须进一步提高经济性。

同时，围绕长期确保硅原料问题，今后技术开发的重点是硅板超薄化，将厚度由200μm左右降至100μm或以下，并提高发电效率。

对于硅原料生产，除了不提高成本外，进一步提高品质、谋求高效率化也很重要。

关于薄膜太阳能电池，以成本低和加工性能好为特征。

硅薄膜太阳能电池、CIS型薄膜太阳能电池已工业生产，随着转化效率的进一步提高，为降低成本，制膜工序高速化、大面积化或从根本上重新评价研究。

色素增感太阳能电池、有机薄膜太阳能电池尚处于技术开发阶段，转化效率和寿命正逐步接近预计的实用化水平。

但是，还需进一步提高转化效率；寿命和可靠性，同时实用规模组件的制造技术以及实现低成本的批量生产技术等，都有必要加速实用化技术开发。

3.2 太阳能产业监管对于不同的国家，最理想的监管方式将有显著的差异，但各国政府都应该重点关注以下几个关键要素。

•明确目标。

在制定政策之前，监管机构必须确定，它们是否希望提高能源安全性、减少碳排放、建立高科技制造集群、为安装公司创造工作机会，或上述目标的各种组合。

一旦监管机构确定了目标及其轻重缓急，就能制定适当的政策，刺激该行业中某些特定部门的优先发展。

•奖励生产企业而不是装机容量。

装机容量补贴就是以相同的费率对所有已安装的太阳能发电能力进行补贴，而不管其成本效益如何。

基于生产的补贴计划则只对发电企业进行奖励，以激励其降低成本，并鼓励首先关注那些具有高日照水平的诱人地区。

•审慎地逐步取消补贴。

实际上，在世界的每一个地区，对太阳能的补贴目前仍然至关紧要。

2005年，日本终止了太阳能补贴，该国太阳能装机容量的增长随即大幅度下滑。

但是，由于太阳能电力的成本最终可以与传统电力成本进行竞争，因此，监管机构就必须与时俱进，及时调整激励结构，当实现同网同价后，就应该取消补贴。

4 总结太阳能在经济性上正变得越来越具有吸引力。

元器件制造商、公用事业公司和监管机构现在作出的决策将会决定这一新兴行业的规模、结构和绩效。

技术的不确定性使作出选择更加困难，然而，对于为了盈利的企业和为了变得更少依赖化石燃料的这个世界而言，机会是巨大的，太阳能发电具有广阔的发展前景。