太阳能光伏发电技术进展及其应用

随着当今能源越来越枯竭，以及环境污染日益严重，人们开始越来越关注绿色能源与可再生能源的开发。太阳能作为一种可再生能源，具有干净、无污染与可持续利用的优点，所以太阳能的应用前景十分广阔。在这个背景下，人们开始关注太阳能光伏发电技术。目前太阳能光伏发电技术正处在不断地发展和完善的过程中，其主要发展方向为智能化、高功率密度、高效率以及高可靠度。与传统的火力、水力发电相比，太阳能发电的主要途径是并网发电系统。本文主要对太阳能光伏发电技术原理、研究进展、应用以及未来发展趋势进行了探讨。

【关键词】太阳能 光伏发电技术 进展 应用

人类的生存正在受化石燃料日趋枯竭的危机局面一步一步威胁，传统化石能源使用过程中产生的温室效应与环境污染正在引起一系列的生态灾难。在这个背景下，太阳能作为一种无污染、可再生能源引起能源界大量的技术研发投入。太阳能光伏发电具有无枯竭危险、安全可靠、能源质量高、无需消耗燃料、无噪声、无污染、可以方便地与建筑物相结合、无需架输电线路、维修保养简单、维护费用低等优点，是未来太阳能大规模利用的方式，成为太阳能利用的重点研究领域。

1 太阳能光伏发电技术的原理

太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，也被称为光伏电池，太阳能电池的发电原理是光生伏打效应。当太阳能电池上受到太阳光或者其他光照射的时候，电池就会对光能进行吸收，从而形成光生电子—空穴对。光生电子和空穴在电池内建电场的作用下被分离，异号电荷的积累出现在电池两端，所谓的“光生电压”就会产生，这就是太阳能发电的原理“光生伏打效应”。光伏系统发出的直流电通过一系列控制、逆变、保护、检测等手段并入电网。太阳光能也就被转化成了能够用于生产和生活当中的电能。

2 光伏发电技术的研究进展

太阳能光伏发电技术的核心器件是太阳电池，降低太阳能电池生产成本以及提高太阳电池的光电转换效率是现阶段实现光伏发电向替代能源甚至主力能源过渡的主要途径与主攻目标，太阳能光伏发电的发展历史就是太阳电池的发展史。1839年，Becquerel把两个涂敷卤化银的金属电极浸在稀酸溶液中，发现当光照电极时会产生额外的电势，这一现象被他称为“光生伏打效应”。1877年W.G.Adams研究了硒的光伏效应，并制作第一片硒太阳电池。1940年RusselOhl发现了硅材料的光伏效应。1954年Chapin和Pearson首次制成了实用的单晶硅太阳电池，当时的效率为6%，成为光伏发展史上的一个里程碑，标志光伏发电的实际应用真正开始迈步。同年，韦克尔发现了GaAs亦有光伏效应，并在玻璃上沉积CdS薄膜，制成第一块薄膜太阳电池。1957年硅太阳电池的光电转换效率达到8%，1958年太阳电池首次在空间应用，装备在美国先锋1号卫星上。1995年，太阳电池的转换效率实现奇迹般飞跃，高效聚光GaAs太阳电池效率达到32%，高于以往任何水平。1996年以来，世界光伏发电高速发展，应用范围越来越广，尤其是各国有关太阳能光伏屋顶计划的提出，为光伏发电展现了无限光明的未来。

3 光伏发电的产品用途及太阳能电池的应用

光伏发电技术能够用在任何需要电源的场合，上至航天器，下到家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源能够无处不在。如今，光伏发电产品主要用在三个方面：

（1）太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯与草坪灯等。

（2）为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民提供生活生产电力，与微波中继电源等，同时，还包括一些备用电源以及移动电源。

（3）并网发电，这在发达国家已经进行了广泛的推广实施。我国并网发电还未起步，不过2008年北京“绿色奥运”部分用电由风力发电与太阳能发电提供。

我国太阳能电池应用领域越来越大，已涉及林业、农业、牧业、气象、交通运输、文化教育、通讯、石油管道与家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决特殊场合用电与偏僻边远无电地区供电上已起到引人注目的作用。但是我国与工业发达国家相比从总体的应用技术水平和规模上看，还有很大的差距，主要问题是光伏系统应用示范不够、造价偏高与公众不了解太阳电池应用的潜力。所以，有必要加强对太阳能电池应用技术研究和示范，拓宽应用领域和市场，推进产业化。

4 光伏发电技术的应用前景展望

通过分析我国光伏发电的发展情况，在今后一段时间，我国光伏发电的应用主要在以下几个方面：

（1）城市并网光伏发电。

（2）边远地区离网供电。

（3）荒漠和海岛地区的供电。

（4）景观灯、LED照明等商业应用。

5 结束语

我国的太阳能光伏发电和国外发达国家相比，依然存在一些问题，如：产业链不完整、生产规模小，硅材料紧缺，技术水平低，平衡设备薄弱落后，标准规范不健全等。21世纪人类面临的覆大课题是可持续发展问题与绿色能源，对现有能源的充分合理利用同时开发新能源，已经得到各国政府的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。

参考文献

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作者单位

国网浙江省电力公司永康市供电公司 浙江省永康市 321300