太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用普及

摘 要 能源的匱乏，環(huán)境污染，使太陽能光伏發(fā)電技術(shù)備受人們關(guān)注也取得了長足的發(fā)展。但是，現(xiàn)階段國內(nèi)相關(guān)方面的技術(shù)設(shè)備以及發(fā)展水平仍然無法滿足市場實際需求，所以這種類型的發(fā)電模式需要面對來自國際市場上的巨大的競爭壓力，同時還要努力想辦法進(jìn)行各項調(diào)整以滿足國內(nèi)市場的需求。筆者對這種新型發(fā)電模式的組成、原理、不足之處進(jìn)行分析研究，提出了進(jìn)行太陽能光伏技術(shù)應(yīng)用普及的策略。

關(guān)鍵詞 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)；原理；問題；應(yīng)用普及

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0007-02

社會經(jīng)濟的發(fā)展以及日常生產(chǎn)生活的進(jìn)行都離不開不同形式的動力源的推動，石油、天然氣以及煤炭是人類各項生產(chǎn)活動賴以有序進(jìn)行的主要動力，社會經(jīng)濟發(fā)展到現(xiàn)階段我們面臨著越來越嚴(yán)重的能源緊缺問題。但是隨著經(jīng)濟水平的提高城市化的深入發(fā)展人類社會在自身進(jìn)步的過程中對各項能源的需要卻沒有因為能源儲存量的減少而有所減少相反卻在日益增大。各種能源的日益緊缺化，生態(tài)問題的日益突出，慢慢地引起了全世界的注意與擔(dān)憂。為了讓子孫后代能夠有充足資源繼續(xù)生存下去，可持續(xù)發(fā)展理念開始出現(xiàn)，越來越多的人開始關(guān)注資源的有效利用和管理。太陽能作為一種可循壞使用的新興資源具有無限使用性，在這個提倡綠色生產(chǎn)，環(huán)保節(jié)約的新的時代，這種資源因其獨特性受到人們的青睞。要是能夠加大對其的研究，用它來代替石油、煤炭等不可再生資源將是全人類的

福音。

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

在這里，我們提到的新的發(fā)電方式，其主要原理就是利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)生活所需的電能，這種發(fā)電體系的主要構(gòu)成成分有：太陽能電池板、電纜、蓄電池組、逆變器、交直流配電柜以及控制器。在這個過程中為了保證能夠獲得所需的電量，一般運用單晶硅的太陽能片將電池片封裝；在這個發(fā)電體系中，選擇玻璃的時候要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)是低鐵鋼化絨面的，因為這種類型的玻璃有很好的透光率，大約超過了90%，同時還要具有良好的防紫外線輻射性能在進(jìn)行連接與密封的工作中可以選擇采用EVA膜層。除了要具備上面的幾個特點以外，還應(yīng)該看它的抗固化、抗紫外線以及抗氧化的性能如何。在太陽能電池的聯(lián)網(wǎng)運營中發(fā)電體系里面一定使用逆變裝置，使用它的目的是進(jìn)行發(fā)電情況的及時反映；而在于它相對的發(fā)電體系中，發(fā)電體系里面需要一個可以進(jìn)行獨立發(fā)電活動的逆變裝置，設(shè)計這一裝置的主要原因處理可以及時地反饋發(fā)電狀況意外，還可以對發(fā)電狀況進(jìn)行有效的監(jiān)督。蓄電池組主要是在微網(wǎng)系統(tǒng)以及獨立型系統(tǒng)中運用，對太陽能電池板轉(zhuǎn)化的能量進(jìn)行保存供給生產(chǎn)生活使用。調(diào)整結(jié)構(gòu)作為太陽能光伏發(fā)電體系的關(guān)鍵性組成部分，能夠起到以下幾個功能：①信號檢驗。調(diào)整裝備能夠?qū)@種新型的發(fā)電結(jié)構(gòu)中的每一個構(gòu)成部件以及其中存在的所有問題進(jìn)行檢查以及信息反饋，為體系進(jìn)行保護、控制和判斷提供參考標(biāo)準(zhǔn)；②控制充電。控制裝備以蓄電中能量的蓄積狀況以及現(xiàn)階段這種能源的自身狀態(tài)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，選擇最優(yōu)的充電策略，提高電量蓄積的效率，降低因為虛電方式的影響導(dǎo)致蓄電裝置壽命不斷縮短的現(xiàn)象；③管理發(fā)電；④保護發(fā)電儀器；⑤使用先進(jìn)的設(shè)備排除所有有可能存在的風(fēng)險因素；⑥調(diào)整發(fā)電裝置的運行狀態(tài)。

2 太陽能光伏發(fā)電的原理

在這種新型的發(fā)電體系中太陽能電池起著調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的作用，也被稱為光伏電池，太陽能電池之所以能夠產(chǎn)生電源其主要的原因是光生伏特效應(yīng)導(dǎo)致的。當(dāng)太陽光線或其他一些光源照在這種特殊性能的電池上的時候，它會將全部的光線吸收到體內(nèi)，從而形成光生電子—空穴對。光生電子和空穴在里面經(jīng)過一些特殊的化學(xué)反應(yīng)以后會出現(xiàn)相互離散的現(xiàn)象，異號電荷會不斷地積累然后集中分布在兩頭，所謂的“光生電壓”也就產(chǎn)生了，這就是太陽能發(fā)電的原理“光生伏特效應(yīng)”。要是把電極內(nèi)部的兩極進(jìn)行導(dǎo)出處理，然后和負(fù)載連接在一起，“光生電流”就會從負(fù)載流出，在這種情況下就會引起功率的流失。可以無限獲取的太陽的能量就能轉(zhuǎn)換成我們?nèi)粘Ｉ钜约吧a(chǎn)所需的源源不斷的能量了。經(jīng)過長時間仔細(xì)研究與分析我們總結(jié)出了這一偉大的轉(zhuǎn)換工作之所以能夠順利完成的基本原理：①當(dāng)電池板吸收了足夠的太陽光線的時候，在其內(nèi)部就會形成電子—空穴對產(chǎn)生，也就是所謂的“光生負(fù)載電子”，它們的主要區(qū)別就是電性是相反的，空穴帶正電，電子帶負(fù)電；②在半導(dǎo)體節(jié)中生成的具有特殊性的電場在化學(xué)反應(yīng)的影響之下會將光生電流的兩種性能卻別開來；③太陽能電池的正、負(fù)極分別收集光生載流子和空穴，在這種情況下電路中就會有電流出現(xiàn)，我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)活動所需的電量就會出現(xiàn)。

3 太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用普及的障礙

我們都知道太陽能屬于一種綠色資源，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展我國利用太陽能技術(shù)滿足生活生產(chǎn)所需的技術(shù)水平也在不斷提高，但是在這種新型的發(fā)電系統(tǒng)中還是存在各種不足之處需要我們進(jìn)行調(diào)整和完善，主要表現(xiàn)在：使用策略、環(huán)保型和社會需求等，這些因素都在某一些程度上影響了這種新型發(fā)電體系的普及。

3.1 太陽能發(fā)電成本太高

在世界經(jīng)濟文化一體化發(fā)展速度不斷加快的現(xiàn)階段，產(chǎn)業(yè)活動基于全球產(chǎn)業(yè)鏈的垂直分離使價值創(chuàng)造活動慢慢地打破了地域因素的限制、很多生產(chǎn)活動可以通過位于不同地域范圍內(nèi)的不同的企業(yè)的共同合作協(xié)助來一起完成。在生產(chǎn)活動全球化發(fā)展的今天太陽能的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自然也不能脫離國際市場的發(fā)展趨向而是應(yīng)該緊跟一體化發(fā)展的步伐。但就目前該種類型行業(yè)的發(fā)展整體水平來說，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍然停留在最基礎(chǔ)階段，主要從事的還是電池片的制作以及其他一些基礎(chǔ)性部件的組裝處理，尤其是對于多晶硅的制作工藝仍然相當(dāng)?shù)穆浜螅绕涫窃谀芰康南囊约翱沙掷m(xù)利用環(huán)節(jié)上的相關(guān)措施的控制中，還有很多地方需要進(jìn)行不斷地調(diào)整與提高。同時我國在相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)水平還需進(jìn)行不斷地完善，很多關(guān)鍵性的技術(shù)都要依靠其他國家的幫忙。

3.2 產(chǎn)業(yè)與市場倒掛endprint

在國內(nèi)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場的狀況是：本國生產(chǎn)，他國銷售。現(xiàn)階段，在國內(nèi)市場上這種類型的行業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，我國現(xiàn)在在太陽能電池板生產(chǎn)工業(yè)中已經(jīng)位居世界第一行列?，F(xiàn)階段，國內(nèi)有大約100%的太陽能電池板是在消耗其他能源的基礎(chǔ)上制造而成的，同時其中有90%的產(chǎn)品都是銷往國外的，但是與其他國家在太陽能電池板的使用狀況進(jìn)行比較我們可以明顯地看到，我國在太陽能電池板的使用上明顯要比其他一些先進(jìn)國家落后一些，國內(nèi)市場上的需求量不大，市場競爭力比較疲軟。從這一現(xiàn)象我們可以得到的結(jié)論是，國內(nèi)該種類型的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是以出口作為主要動力來帶動的，無論是制作所需的材料還是銷售所需的市場都不再本土市場中，產(chǎn)業(yè)與市場倒掛現(xiàn)象嚴(yán)重，所以這方面的矛盾很嚴(yán)重。

3.3 太陽能光伏產(chǎn)業(yè)投資的潮涌現(xiàn)象

隨著經(jīng)濟的社會一路高歌發(fā)展到現(xiàn)階段，該種類型的行業(yè)在國內(nèi)市場上出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的變化，越來越多的地區(qū)將這種行業(yè)作為帶動該地經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的主要動力，在這種類型的行業(yè)市場上投資出現(xiàn)了一片繁榮的景象，在區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局方面產(chǎn)生了同構(gòu)現(xiàn)象。不過，現(xiàn)階段，我們的市場上千噸級多晶硅大規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)的技術(shù)尚不成熟需要進(jìn)一步加強先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)與引進(jìn)。另外因為長時間生產(chǎn)過程中存在的一些問題，我國高純硅材料技術(shù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)一直不夠完善，很多產(chǎn)品根本沒有任何銷售潛力。同時我國很多相關(guān)產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中對一些廢棄廢物的處理以及回收再利用仍然沒有形成專門的技術(shù)體系以及制度體系，根本不利于長遠(yuǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)，以及可持續(xù)發(fā)展觀念的體現(xiàn)。伴隨著投資上的潮涌現(xiàn)象，如果不能緊跟時代步伐提高生產(chǎn)技術(shù)水平，反而出現(xiàn)不斷后退的現(xiàn)象與國際范圍內(nèi)的相關(guān)技術(shù)水平相比越來越落后，肯定對這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會產(chǎn)生很大的影響。此外在國內(nèi)市場上人們對這種自己生產(chǎn)的產(chǎn)品不太看好，大多不愿意去購買，在這種情況下肯定會出現(xiàn)供過于求的問題。

4 太陽能光伏技術(shù)應(yīng)用普及路徑分析

不管何種形式的行業(yè)其生產(chǎn)與不斷發(fā)展都離不開合理，切實可行的生產(chǎn)規(guī)劃法案。全球范圍內(nèi)的生產(chǎn)實踐告訴我們，要想促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、高效發(fā)展，國家政府必須給予大力的資金以及方針政策的支持與鼓勵。該種類型的行業(yè)發(fā)展效果比較好的兩個國家是德國和日本，主要原因也是因為政府在這項活動中投入了很大的資金與政策上的鼓勵支持，通過對使用太陽能的人的資金補助，甚至與直接將資金投入到該行業(yè)的生產(chǎn)過程中。不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模、提高生產(chǎn)積水水平以降低該類產(chǎn)業(yè)的運營成本，調(diào)動市場競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]中國能源研究會.關(guān)于中國能源戰(zhàn)略及“十二五”能源規(guī)劃的建議[J].山西能源與節(jié)能，2010（6）.

[2]中國可再生能源協(xié)會.中國新能源與可再生能源年鑒（2010）[M].廣州：中國科學(xué)院廣州能源研究所，2010.

[3]國網(wǎng)能源研究所.2011中國新能源發(fā)電分析報告[M].北京：中國電力出版社，2011.

[4]王萬新.加快我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].商場現(xiàn)代化，2009（4）.

作者簡介

嚴(yán)順枝（1967-），男，河北武強人，大學(xué)學(xué)歷，衡水職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子教研室副教授，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)。endprint