太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理應(yīng)用及發(fā)展前景

　　太陽(yáng)能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說(shuō)的太陽(yáng)能發(fā)電指的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電，簡(jiǎn)稱(chēng)“光電”。

　　光伏效應(yīng)

　　“光生伏特效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)”，英文名稱(chēng)：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(guò)程；其次，是形成電壓過(guò)程。有了電壓，就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會(huì)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(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)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?yáng)光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線(xiàn)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(yáng)能電池將太陽(yáng)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(yáng)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(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)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(chǎng)合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具,光伏電源無(wú)處不在。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽(yáng)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(guó)產(chǎn)晶體硅電池效率在15至19％左右，國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品效率約18至24％。由一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池片組成的太陽(yáng)能電池板稱(chēng)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(wú)電場(chǎng)合提供電源，主要為廣大無(wú)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(dòng)電源和備用電源；二是太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品，如各類(lèi)太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈和太陽(yáng)能草坪燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。

　　光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)

　　與常規(guī)發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換過(guò)程，發(fā)電形式極為簡(jiǎn)潔，發(fā)電過(guò)程不消耗資源，不排放溫室氣體、廢氣和廢水，環(huán)境友好；沒(méi)有機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，不存在機(jī)械磨損，無(wú)噪聲，發(fā)電不用冷卻水；發(fā)電設(shè)備既能在無(wú)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(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，維護(hù)成本極低。特別是太陽(yáng)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(méi)有資源短缺和耗盡問(wèn)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(yáng)能利用的重要形式。

　　發(fā)展前景

　　近年來(lái)，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(zhǎng)，到2009年年底，全球光伏發(fā)電容量已超過(guò)2000萬(wàn)千瓦。進(jìn)入2010年，根據(jù)Solarbuzz最新年度光伏市場(chǎng)報(bào)告，2010年全球光伏市場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)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(guó)都加緊了發(fā)展光伏的步伐。美國(guó)提出“太陽(yáng)能先導(dǎo)計(jì)劃”意在降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本，使其2015年達(dá)到商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)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(huì)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(jìng)爭(zhēng)。在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，各國(guó)政府對(duì)光伏發(fā)電的認(rèn)可度逐漸提高。

　　據(jù)預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)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(yáng)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(yáng)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(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)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。