太陽能光伏發(fā)電原理應(yīng)用及發(fā)展前景

　　太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。

　　光伏效應(yīng)

　　“光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”，英文名稱：Photovoltaiceffect。指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。有了電壓，就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流的回路。

　　光伏發(fā)電

　　光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛柟馄照沾蟮?光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點(diǎn)。

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及組成

　　光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件,所以,光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

　光伏產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域　

　　目前，國產(chǎn)晶體硅電池效率在15至19％左右，國外同類產(chǎn)品效率約18至24％。由一個(gè)或多個(gè)太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。目前，光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源；二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。

　　光伏發(fā)電優(yōu)勢

　　與常規(guī)發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電沒有中間轉(zhuǎn)換過程，發(fā)電形式極為簡潔，發(fā)電過程不消耗資源，不排放溫室氣體、廢氣和廢水，環(huán)境友好；沒有機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，不存在機(jī)械磨損，無噪聲，發(fā)電不用冷卻水；發(fā)電設(shè)備既能在無水的荒漠地帶安裝，也可安裝在城市的屋頂和墻面，不單獨(dú)占地，模塊化結(jié)構(gòu)，規(guī)模大小隨意，運(yùn)行維護(hù)和管理簡單，可實(shí)現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本極低。特別是太陽能取之不盡，用之不竭，光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量高達(dá)26%，沒有資源短缺和耗盡問題。光伏發(fā)電是最具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)，也是太陽能利用的重要形式。

　　發(fā)展前景

　　近年來，全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，以年均30%以上的速度快速增長，到2009年年底，全球光伏發(fā)電容量已超過2000萬千瓦。進(jìn)入2010年，根據(jù)Solarbuzz最新年度光伏市場報(bào)告，2010年全球光伏市場安裝量達(dá)到18.2GW，相較于去年增幅139%。到2011年底全球光伏安裝量將累計(jì)達(dá)到58GW。光伏發(fā)電的競爭力不斷提高，已成為全球最受重視的新能源發(fā)電技術(shù)。

　　在當(dāng)今油、碳等能源短缺的現(xiàn)狀下，各國都加緊了發(fā)展光伏的步伐。美國提出“太陽能先導(dǎo)計(jì)劃”意在降低太陽能光伏發(fā)電的成本，使其2015年達(dá)到商業(yè)化競爭的水平；日本也提出了在2020年達(dá)到28GW的光伏發(fā)電總量；歐洲光伏協(xié)會提出了“setfor2020”規(guī)劃，規(guī)劃在2020年讓光伏發(fā)電做到商業(yè)化競爭。在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，各國政府對光伏發(fā)電的認(rèn)可度逐漸提高。

　　據(jù)預(yù)測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。