探究通过先进技术实现光伏发电降损增效

探究通过先进技术实现光伏发电降损增效

石岩

中广核新能源投资（深圳）有限公司

摘要：光伏发电作为清洁能源的重要组成部分，在能源转型中发挥着关键作用。然而，光伏发电系统存在一些损耗问题，限制了其效率和发电能力。本文探究了通过先进技术实现光伏发电降损增效的方法。首先，介绍了光伏发电的主要损耗原因，包括光电转换效率、光热损失和其他损失因素。然后，讨论了先进技术在提高光伏发电效率方面的应用，包括新材料技术、先进的制程技术以及大数据和人工智能技术。最后得出结论。本文的研究为光伏发电系统的降损增效提供了重要参考。

关键词：光伏发电；降损增效；光电转换效率

1、光伏发电的主要损耗原因

光伏发电系统的效率受到多种因素的影响，主要包括光电转换效率、光热损失以及其他损失因素。针对这些损耗原因，采取相应的对策可以降低能量损失，提高光伏发电系统的效率和发电能力。

1.1 光电转换效率损耗原因

光电转换效率是指太阳光转化为电能的效率，其损耗原因主要包括光吸收损失、载流子损失、热损失和反射损失。光吸收损失是指太阳光无法完全被光伏电池吸收的现象，主要受到材料的吸收谱和波长选择的限制。载流子损失是指由于复合、散射和逃逸等过程导致光生载流子不能完全转化为电流的损失。热损失是指光伏电池在工作过程中产生的热量损失。反射损失是指太阳光在光伏电池表面反射而未被吸收的损失[1]。

1.2 光热损失原因

光热损失是指在光伏发电过程中，太阳光的能量转化为热能而未能完全转化为电能的损失。主要的光热损失原因包括散热损失和热量辐射损失。散热损失是指光伏电池在工作过程中产生的热量无法及时散出，导致电池温度升高，从而降低了电池的效率。热量辐射损失是指光伏电池表面的热量通过辐射的方式散失，使得部分太阳能转化为无用的热辐射能量。

1.3 其他损失因素

1.3.1 阴影遮挡、灰尘等环境因素

阴影遮挡和灰尘等环境因素会导致光伏发电系统的效率下降。阴影遮挡是指建筑物、树木或其他物体投射的阴影覆盖到光伏电池表面，减少了光的照射面积，影响光电转换效率。灰尘和污垢的积累也会降低光的透过率，减少光伏电池的吸收效果。

1.3.2 设备老化、维护不当等设备因素

设备老化和维护不当是另一类导致光伏发电系统效率降低的因素。随着时间的推移，光伏电池的性能可能会下降，组件连接处可能出现腐蚀或松动等问题，导致能量损失。此外，如果对光伏发电系统的维护不当，如清洁不及时、故障检测不及时等，也会影响系统的性能。

2、先进技术在提高光伏发电效率上的应用

2.1 新材料技术

2.1.1 高效能太阳能电池材料

高效能太阳能电池材料的研发对于提高光伏发电效率至关重要。一种重要的新材料是钙钛矿太阳能电池材料，具有高吸收系数、长寿命和低制造成本的优点。钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，可以达到媲美传统硅太阳能电池的水平，并且对光谱的吸收范围更广泛。此外，钙钛矿太阳能电池也可以实现柔性设计和透明设计，具有更大的应用潜力。除了钙钛矿太阳能电池，还有其他新材料的研发，如有机太阳能电池、多重量子阱太阳能电池等。这些新材料在吸收光谱范围、载流子传输和光电转换效率等方面具有独特的优势，有望进一步提高光伏发电系统的效率[2]。

2.1.2 透明导电膜的改进

透明导电膜在光伏发电系统中起到关键作用，用于电池电极、反射层和防反射层等。先进的透明导电膜技术可以提高光伏电池的光吸收和电子传输效率，进而提高光伏发电效率。传统的透明导电膜如氧化锌和氧化锡掺杂的氧化锌等存在光吸收损耗和电阻损耗。为了解决这些问题，研究人员开发了新型材料，如导电聚合物、金属网格、碳纳米管等。这些材料具有较高的透明度和导电性能，能够有效地提高光伏电池的光吸收和电子传输效率，减少能量损失。

2.2 先进的制程技术

2.2.1 新型太阳能电池制程技术

先进的太阳能电池制程技术对于提高光伏发电效率至关重要。一种新型的制程技术是薄膜太阳能电池制程技术，如非晶硅太阳能电池和柔性太阳能电池。这些技术具有高效、低成本和灵活性的优势，可以提高光伏发电效率。另一种先进的制程技术是针对晶体硅太阳能电池的高效制程技术，如背面接触太阳能电池、PERC（背面电场太阳能电池）和HJT（高效率异质接触）太阳能电池等。这些技术通过改进电池结构和电极布局，提高光电转换效率，同时减少光热损失和电池内部电阻，进而提高光伏发电效率。

2.2.2 表面纹理化和反射涂层技术

表面纹理化和反射涂层技术是提高光伏发电效率的重要手段。表面纹理化技术通过在光伏电池表面制造微观或纳米级别的纹理结构，增加光的散射和吸收，从而提高光电转换效率。反射涂层技术则通过在光伏电池表面涂覆特殊的反射层，减少太阳光的反射损失，提高光的利用率。这些技术的应用可以显著改善光伏发电系统的光吸收和光电转换效率，提高整体发电性能。

2.3 大数据和人工智能技术

2.3.1 预测性维护和优化运行

大数据和人工智能技术可以用于光伏发电系统的预测性维护和优化运行。通过实时监测和分析大量的光伏发电数据，可以预测设备的故障和性能下降，及时进行维护和修复，最大程度地减少能量损失。此外，利用人工智能算法优化光伏发电系统的运行策略，例如调整面板倾角、跟踪太阳位置等，提高系统的发电效率。

2.3.2 通过深度学习优化能源分配

深度学习技术可以应用于光伏发电系统中的能源分配优化。通过分析历史数据和实时监测数据，深度学习算法可以预测电力需求和能源供应的关系，从而优化能源的分配和调度。这有助于最大限度地利用光伏发电系统产生的电能，并与电网供需实现匹配，提高能源利用效率。

3、结论

本文探究了通过先进技术实现光伏发电降损增效的方法。通过分析光伏发电的主要损耗原因，包括光电转换效率、光热损失和其他损失因素。在光电转换效率方面，新材料技术、先进的制程技术和透明导电膜的改进可以显著提高效率。对于光热损失，热管理技术和光热转换技术可以降低损失。针对其他损失因素，如阴影遮挡和设备老化，定期清洁、预防性维护和远程监测等先进技术可应用于解决。此外，大数据和人工智能技术在光伏发电效率提升方面发挥重要作用，包括预测性维护和优化运行，以及通过深度学习优化能源分配。这些技术的应用可以实现更高的能量转换效率和系统性能。

参考文献

[1]熊蕴,靳翔. 农村电网线损异常排查及降损增效对策研究[J]. 光源与照明,2022,(09):172-174.

[2]孔祥辉. 电力营销管理中的降损增效措施[J]. 电子技术,2021,50(10):200-201.