太阳能光伏发电技术现状及改进措施

太阳能光伏发电技术现状及改进措施

张建友 ,纪悦民

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 摘要：进入21世纪我国对太阳能的利用逐步重视起来，太阳能光伏发电技术日益发展，在我国已经形成了一大批的光伏企业生产基地。太阳能是清洁无污染的绿色能源，且分布范围广泛，可以有效的解决社会生产过程中能源匮乏和环境污染的状况，但是这其中也存在一定的问题。因此本文仅对太阳能光伏发电技术的优势和现状以及应用趋势各未来发展方向进行探讨，希望给大家以有益参考。

关键词：太阳能；光伏发电技术；现状；改进措施

引言

时代在进步，但是资源也随着时代的发展正逐渐消耗，许多不可再生资源已经临近枯竭，为促进社会可持续发展，全世界都在寻找可再生资源进行代替。人们开发了五大新能源；风能、水能、太阳能、海洋能、地热能。其中，太阳能的发展潜力最大，通过科学家对太阳能的长时间研究开发，在太阳能发电上取得巨大突破，而根据利用的方式不同，太阳能有热发电和光伏发电两种，文章主要讲述太阳能光伏发电，即光发电这种方式。

一、光伏发电的优势

第一，无枯竭危险。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80×104kW，如果把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012kW·h，相当于目前世界上能耗的40倍；第二，安全环保，无噪声，无公害。由于光伏电路是利用光能和电能之间的转化，故其无污染物的排放；第三，采集太阳能的地点的地理位置要求不高，不受资源分布地域的限制。太阳能电池板只要能接受光照就能产生电能，所以可以安装在屋顶或者是始终能接受到光照的墙壁，充分利用空间资源；第四，可靠稳定寿命长，安装维护简便，适用范围广，就算一般家庭也可以利用太阳能发电。

二、太阳能光伏发电技术的现状

（一）环境污染严重

太阳能属于绿色能源，但是太阳能的上游组件以及硅原料加工却能产生很严重的污染。生产太阳能薄膜电池时，会产生四氯化硅、氯化氢及氢气等废气。尤其是四氯化硅，假如不处理，可能会变成盐酸等酸性物质从而污染土壤。许多欧洲国家都无力承担太阳能制造引起的消极影响，因此，中国才会成为世界太阳能电池的制造中心。

（二）产业化产品长时间出口

中国太阳能的光伏发电业里的众企业多数自顾自发展、不够团结，往往不能齐心对外。太阳能光伏发电行业之前并没着力于各企业间的协作，面临反倾销危机的时候，合作很重要。可是，中国太阳能的光伏发电行业缺少一个大家都认可的组织或者协调机制去调和大厂与大厂、大厂与小厂之间的利益纠葛，单凭为数不多的光伏产业协会可以发挥的功用十分微弱。

（三）光伏产业盲目扩张，产业和市场不对等

过去几年内，我国光伏产业界抓住欧美国家光伏市场的快速增长的机遇，利用国内人力和资源成本较低的比较优势，实现了迅速起步与发展壮大。但受全球光伏产业的产能迅速扩张以及金融危机影响，未来世界光伏市场将呈现供过于求的趋势，使光伏产业面临大规模洗牌。最近我国光伏企业已普遍停止扩产、削减产量。在这个洗牌过程中，利润率最高的环节也将逐渐转向下游的光伏发电运营业，使得出售光伏电力比出售光伏组件和系统具有更长远稳定的回报，这也是传统光伏产业界（光伏设备制造业）日益重视、极力呼吁启动国内光伏市场的根本原因。

三、太阳能光伏发电技术的改进措施

（一）提高光电转换效率的材料

在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，从理论研究看，在阳光集中辐照时，利用希泽光电效应可能达到的光电转换效率的极限值为63.2%，但只有使用理想的材料才能达到。若使晶体结构中形成的缺陷能准确无误地出现在所需要的地方，实际上也很难做到。德国科学家正在进行这方面的实验，他们在单晶硅中掺入稀土金属元素铒（Er）来制造太阳电池，以测试它对转换效率可能产生的影响，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一个13nm厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合。通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23.3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm²）单电晶太阳能电池转换效率为19.44%。

（二）提高建筑光伏发电面积

大量的建筑屋顶都是没有充分的利用，应建立建筑相结合的并网光伏系统，主要形式是城市并网发电的屋顶并网光伏系统。在我国东部沿海经济发达地区，用电量大，对光伏发电能力需求强；同时目前我国光伏产业主要集中在东部省份，光伏产业对当地经济的发展起着重要作用，在城市建设屋顶并网发电系统（BAPV）及光伏建筑一体化集成光伏系统（BIPV），对于城市的供电与节能起到很好的作用。《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年安装建筑光伏2万套，累计安装100万千瓦。

（三）光热发电

太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。光热发电产业布局应当注重资源优势、优势的合理利用，有条件的可综合利用多种可再生能源，互补发电，甚至也可考虑与热电站联合运行。

四、光伏发电产业的未来发展方向

中国是太阳能资源丰富的国家之一。中国的西北地区光照资源丰富，1平方公里面积每年可发电1.5亿度；如果开发利用1%的荒漠，就可以发出相当于中国全年的耗电量。在中国的北方、沿海等很多地区，每年的日照量都在2000小时以上，是名副其实的太阳能资源大国。因此在能源危机的大背景下，光伏产业必然是未来我国能源发展方向。尽管光伏行业当前面临产业结构调整，整体来看，并未影响行业的发展步伐。据世界能源组织、欧洲联合研究中心和欧洲光伏工业协会的预测，2020年世界光伏发电将占总电力的1%，到2040年光伏发电将占全球发电量的20%，按此推算，未来数十年全球太阳能光伏产品的年均复合增长率高达25%-30%。目前中国的光伏产业有90%的市场都在国外，国内的应用还是十分有限。但是长期来看，中国如果不广泛应用太阳能光伏发电技术，经济发展所遇到的能源问题将会越来越严重，能源问题必定成为中国经济发展的巨大障碍。在广大的农村地区，随着能源问题的深入，其对于新能源的需求必然逐渐加深，而随着光电材料的技术进步，发电成本将逐渐减少，届时借助国家的补助与推广，光伏产业将由农村向城市发展壮大，很大程度上缓解能源危机，为未来能源结构调整带来更多选择。

结束语

在社会发展中，寻找能替代的可再生资源是重中之重。太阳能资源丰富，干净节能，而光伏发电技术用电转化简单，替我国能源可持续发展乃至全世界能源可持续发展都做出巨大贡献。在未来发展历程中，完善太阳能光伏发电技术，使其优点继续保持，而出现的现状问题尽量改正解决，促进新能源的更好发展。

参考文献

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