太阳能光伏发电简要介绍

每天太阳直接辐射到地球的能量相当于45万亿桶石油燃烧的能量。开发和利用太阳能，对环境仅产生很少污染，不论从社会经济可持续发展，还是从保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，开发利用太阳能都具有重大意义。

太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球，半径为6.96×10⁵ km（是地球半径的109倍），质量为1.99×10²⁷ t（是地球的33万倍），表面温度为5762k℃，内部中心区域的温度高达几千万摄氏度。太阳的能量来源于氢聚变为氦的核聚变反应，连续不断地产生3.9×10²³ kW的能量，这些能量以电磁波的形式穿越太空射向四面八方。太阳距地球约1.5亿千米，地球只接受到太阳总辐射能量的二十二亿分之一，但也有1.77×10¹⁴ kW到达地球大气层上边缘（上界）。由于穿越大气层时衰减，最后约有8.5×10¹³ kW到达地球表面，相当于每40s就有210亿桶石油的能量送到地球，相当于全球现在每天所消耗的能源。根据目前太阳产生的聚变核能速率估算，氢的储量足够维持600亿年。地球内部氢聚变为氦的核聚变反应，其寿命约为50亿年，因此可以说来源于太阳的能量是取之不尽，用之不竭的。

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散利用，适合各家各户分散利用。也可将太阳能光伏发电连接到供电网络上，使各个家庭在太阳能富裕时将剩余的电力卖给电力公司，太阳能不足时则从电力公司电网买电家用。这种分布式光伏发电并网系统将是今后住宅和办公楼宇用电的主要模式。当然也应在适当的地方（如沙漠和海洋上）建立大型太阳能光伏发电站并网发电系统。此外，还可以利用太空太阳能光伏发电。

太阳能的利用有光-热转换、光-电转换和光-化学转换三种方式。接受或聚集太阳能使之转换为热能，可用于生产和生活需要，如太阳能热水系统就是目前太阳能利用的主要形式。利用光生电效应原理制成的光伏电池将太阳能直接转换成电能加以利用称为光-电转换，又称为光伏发电。光-化学能转化尚处于研究试验阶段。(www.xing528.com)

半导体P-N结器件在阳光照射下能产生电势，这类光电器件又称为“光伏电池”（Solar Cell）。初期的光伏电池光-电能量转换效率很低，生产成本很高。1954年美国贝尔实验室第一次做出了光-电转换效率为6%的实用单晶体硅光伏电池。现在单晶硅太阳电池在实验室实现的光-电转换效率已经达到24.7%，小批量商品最高可达到18%，一些大公司早已建有年产量达到几十兆瓦的生产线。如果将高纯硅不是拉成单晶而是熔化后浇灌成正方形的硅锭，然后切成薄片加工，制作成多晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池加工成本要低一些，但其转换效率也要低一些，最高可达10%～15%。对非晶硅基材料进行掺杂处理而制成的非晶硅太阳电池于1976年首次被研制出来，1980年商品化并实现了工业化生产。目前全世界非晶硅太阳电池生产能力远超过50MW/年，其成本较低但效率也较低，仅5%～8%，最高为13%，其应用广泛，从多种电子消费产品，如手表、计算器、玩具到用户电源，光伏电站都有应用。至今，应用较广泛的太阳电池有两类：晶硅太阳电池和非晶硅太阳能薄膜电池。非晶硅薄膜太阳电池最大的特点是有可能充分吸收太阳光而又可节省大量高纯硅材料。此外作为半透明光伏组件也可用于门窗或天窗、幕墙、瓦片等，非晶硅电池作为建筑材料也得到应用。

随着生产工艺的不断改善，商品化硅太阳电池的生产成本也不断下降，2000年以来至今10年间世界晶体硅光伏组件的生产成本降低了40%～50%，不到3美元/Wp（Wp为峰瓦），电价成本降至10～15美分/kW·h，再过5～10年或许发电成本和设备成本与煤、油发电就不相上下了。世界上第一座独立运行的兆瓦级光伏电站于1982年在美国建成。1993年德国建成第一座兆瓦及光伏并网发电站。2004年葡萄牙建成世界最大的64兆瓦MWp光伏电站。我国从2004年开始引进安装了兆瓦级光伏并网电站，到2010年6月底我国太阳能电池的累计装机已经达到140MWp，预计2020年中国光伏电站装机量达到1800MWp。至2010年全世界光伏系统总装机容量已达到4000万kW。预计到2020年，光伏发电在世界电力生产所占比例将达到19%。我国一次能源过分依赖污染严重的煤发电，煤、油发电总量占发电量90%以上，不仅我国，全世界也都是远未开发应用清洁、可再生的风能和太阳能，特别是取之不尽的太阳能。

我国太阳能资源开发利用潜力非常广阔，大多数地方平均日辐射量在3kW·h/m²以上，年日照时数大于2000h。从20世纪90年代开始，引进了多条单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜生产线。最近十多年全国广泛开展了光伏发电技术的研究开发工作，经过10多年的努力已有一定的基础。在光伏发电系统关键技术和设备研制方面发展很快，已建成了一大批兆瓦级独立和并网光伏示范电站。对屋顶光伏发电系统，建筑集成光伏系统和大规模光伏并网发电系统的研究也已在全国广泛开展。