太阳能光伏发电技术应用现状及发展趋势

太阳能光伏发电技术应用现状及发展趋势

发表时间：2018-06-14T09:31:18.150Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：陆志奖

[导读] 摘要：全世界都面临资源枯竭的问题，而开发新能源的想法也在全球逐渐获取重视。太阳能作为一种取之不尽的资源，对于全球来说都具备巨大的开发价值，那么如何利用适当的技术进行开发使用则是人类不断研究的问题。因此，应持续的研究、探索更加合理的使用方式，无论是在其材料的使用上，还是在电能的利用上都应该不断的创新科技，相信在未来的发展中，太阳能光伏发电技术将会得到更加广泛的使用。

（广西建工集团第二安装建设有限公司广西柳州 545006）

摘要：全世界都面临资源枯竭的问题，而开发新能源的想法也在全球逐渐获取重视。太阳能作为一种取之不尽的资源，对于全球来说都具备巨大的开发价值，那么如何利用适当的技术进行开发使用则是人类不断研究的问题。因此，应持续的研究、探索更加合理的使用方式，无论是在其材料的使用上，还是在电能的利用上都应该不断的创新科技，相信在未来的发展中，太阳能光伏发电技术将会得到更加广泛的使用。

关键词：太阳能光伏发电技术；应用现状；发展趋势

1光伏发电原理

太阳能光伏发电是能够使用太阳能的一种形式，早在1839年，就有科学家提出光生伏打效应，但是直到1954年世界上才出现了第一个实用单晶硅光伏电池，从此光伏电池才得到了广泛的关注，在研发过程中不断降低生产成本，从而促进光伏产业在世界上的发展。太阳能光伏发电技术是将辐射能转化为电能使用。太阳能光伏发电原理如图1所示：

图1

由上图能够看出，PN两侧多数载流子经过扩散，产生了空间电荷区W，随着形成了电场Ei。对于多数载流子和少数载流子来说都有不同的作用，即排斥多数载流子而吸引少数载流子，从而造成少数载流子数量较少，无法形成电流来进行电能的使用。然而，当太阳光子对光伏电池产生作用时，就会使得少数载流子被牵引到自建电场内，从而能够使得内部产生电流，输出电能。

在太阳能光伏发电系统中，其构成可如图2：

图2

也就是说，光伏电池板将太阳光辐射能转换为电能，然后再加以转换、加工和储存，进行使用。光伏发电产品也应用在很多方面，其一在于为无电区传送能量并提供电力使用；其二则是用于生产太阳能电子产品，这一点在城市的交通上使用也很广泛，如太阳能路灯等；其三就是并网发电。

2我国发展太阳能光伏发电的必要性

我国的能源需求和消耗重大。就2006年一年，消费标准煤的总量达到了24.6亿t，相比于前一年的消费总量已经增多了9.3%。2006年，我国进口的原油总量已达150万t，约占一半的中国原油总需求量。但是，我国开采设备落后、不能有效的利用能源、传统的产业高耗能比重大、单位GDP能耗明显落后发达国家很多，但能耗居世界前列，这就使得我国要赶快寻找新能源的必要性与迫不及待性。电力科学院的研究表明，中国在2010~2020年的11年间即使大力发展煤电、水电等产业也不能够满足中国的电力需求，所以要快速发展与开发太阳能光伏发电产业来提供充足的电力。同时，与燃料能源有所不同，太阳能光伏发电重要特点是在发电过程中太阳能光伏发电只产生非常少量的温室气体。而且太阳能电池板可以持续重复利用，系统材料也可以重复使用，进一步减少了光伏能源的投入。如果能够重视光伏技术的发展，那么环节气候变化的问题便能够很好的得到解决。

3太阳能光伏发电技术的应用现状

3.1国外对太阳能光伏发电技术的应用

自光伏发电技术的研究以来，已经有了100多年的历史，发展到现今已经有了很多种类的太阳能电池，并且也逐渐产生了一定的市场规模，在近5年内，全球对太阳能电池的使用增长率为49.5%。就美国来说，身为世界上最早实行太阳能光伏发电技术的国家，“百万屋顶”计

划早在1997年提出并实行；德国也随之提出了“一千个太阳能屋顶”的计划，也就是在居民屋顶上安装光伏并网系统，容量一般控制在1-

5Kw。计划的实施也由政府采取了一定的相关政策帮助，最终安装了2056套屋顶光伏系统。也正是因为这一计划，使得德国在1995的太阳能使用高达10MW，增长了一倍，甚至在1999年时对太阳能的使用为15.6MW，2007高达1103MW，其中的绝大部分都是并网系统。以德国的发展为契机，在2007年时，欧盟也进行了并网系统的安装计划，累计为1541.2MW；另外，韩国光伏市场也获得了前所未有的发展，并在

2003年进行了容量为6MW的系统安装，其中包括商业电站37座，在接下来的3年中使用率持续增长，成为原始的6倍。

3.2我国对太阳能光伏发电技术的应用

在地理位置上看，我国具有极为丰富的太阳能资源，并且我国大多数地区的年辐射量也超过5020MJ/m2,特别是在西北地区，年辐射量更高。我国对太阳能光伏发电的关注相对来说也较早，与1958年进行了相关开发研究，首次成功使用太阳能电池是在1971年“东方红二号”卫星上。太阳能电池在地面上的应用是在20世纪70年代，当时的研究缓慢、技术水平也有很大的限制，并且在生产上也得不到很大规模的发展。之后经过长时间的研发和熟练，在2002年政府采取了对太阳能的使用措施，即实施“送电到乡”工程，在得到了一些成果后大力进行相关开发，推动了我国太阳能光伏发电技术的应用。

太阳能发电技术一方面是可再生资源，另一方面对其使用并不会产生对生态环境不利的因素。太阳能光伏发电技术是将太阳能转化为能够直接使用的电能，用于满足不同用户的需求，对没有电力的地区起到了很大的作用，在路灯、计算机以及生活中都有很大的使用范围。除此之外，我国太阳能光伏发电技术在铁路信号、微波、灯塔上也被广泛应用。 4太阳能光伏发电技术发展趋势

4.1材料成本方面

首先，光电转换效率的材料在光伏发电技术中存在很大的作用，在制造光伏板的过程中，主要有单晶硅电池板、多晶硅电池板和薄膜电池板等。理论上来说，光电转换效率在阳关集中照射的前提下为63.2%，要达到这种目标就要采用理想中的材料，所以在实际中并不能真正的达到。在这个问题上，德国制造太阳能电池的研究方法为将稀土金属元素铒（Er）放入单晶硅中，从而观察在转换效率中的作用。在将电池表面织构化时采用的技术为光刻照相技术，设置为金字塔形状。德国通过此类研究将电池的转换率提升为23%以上。

其次，当前在制造太阳能电池的过程中，所使用的材料大多数都是硅材料，但硅材料也有其不足之处，其原因在于投入过大，生产时间较长，并且还存在很大的市场风险。所以，就目前来说，是否可以探索更加适合制造太阳能电池的材料，并且减少成本的使用是当下思考和研究的方向。

4.2光伏电站类型

首先，我国的光伏发电系统大部分是地面光伏，其虽然有规模大、建设方便等优点，但同时也占据了大量的农林用地，对于我国这样一个人均耕地、人均林地并不富余的国家来说，地面光伏的大规模发展难以持续。于是发展出了农光互补、林光互补、渔光互补发电系统，在不影响农业、林业和渔业生产的同时，充分利用太阳能生产电力。国家又进一步提出分布式光伏发展的概念，尤其以屋顶光伏为主，充分利用了闲置屋顶面积，又能为区域内企业提供电力。光伏电站还作为国家实现脱贫的一种手段，在全国推广，分别有户用光伏、村级光伏和地面光伏电站。

其次，我国对地面光伏发电的接纳也不够合理，西部及北方大规模建设的光伏电站并没有被充分的利用。例如一些沙漠、荒漠地区，我国的荒漠地区占据的面积不可小觑，并且这些地区的共同点都是光照十分充足，年总辐射量在1600-2300千瓦时，是进行地面光伏发电的良好选择。因此，在未来的发展中，电源电网协调发展，是急需解决的问题。

结束语

随着时代的发展，传统的燃料能源在不断的减少，并且其产生的废弃物会严重的污染环境以及人类的健康。随着时间的前进，传统的能源已经不能够满足人类的需求，所以，研究以及开发可再生资源已成为必然趋势。在众多的可再生资源中太阳能可谓取之不尽用之不竭，又天然无公害，因而得到了研究人员的广泛关注以及深入研究。

参考文献

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[3]李博.太阳能光伏发电的发展趋势探究[J].科技创新导报,2017,14(09):98+100.

[4]曹进.我国发展太阳能光伏发电的必要性分析[J].山东工业技术,2017(01):57.