太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理應用及發(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

　　“光生伏特效應”，簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應”，英文名稱(chēng)：Photovoltaiceffect。指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現象。它首先是由光子（光波）轉化為電子、光能量轉化為電能量的過(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)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?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，因為陽(yáng)光普照大地;光伏系統還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設輸電線(xiàn)路即可就地發(fā)電供電及建設同期短的優(yōu)點(diǎn)。

　　光伏發(fā)電系統原理及組成

　　光伏發(fā)電是根據光生伏特效應原理,利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統主要由太陽(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成，不涉及機械部件,所以,光伏發(fā)電設備極為精煉,可靠穩定壽命長(cháng)、安裝維護簡(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和計算器輔助電源等。

　光伏產(chǎn)品應用領(lǐng)域　

　　目前，國產(chǎn)晶體硅電池效率在15至19％左右，國外同類(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)達國家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。

　　光伏發(fā)電優(yōu)勢

　　與常規發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電沒(méi)有中間轉換過(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)有機械旋轉部件，不存在機械磨損，無(wú)噪聲，發(fā)電不用冷卻水；發(fā)電設備既能在無(wú)水的荒漠地帶安裝，也可安裝在城市的屋頂和墻面，不單獨占地，模塊化結構，規模大小隨意，運行維護和管理簡(jiǎn)單，可實(shí)現無(wú)人值守，維護成本極低。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(cháng)，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Solarbuzz最新年度光伏市場(chǎng)報告，2010年全球光伏市場(chǎng)安裝量達到18.2GW，相較于去年增幅139%。到2011年底全球光伏安裝量將累計達到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)。

　　在當今油、碳等能源短缺的現狀下，各國都加緊了發(fā)展光伏的步伐。美國提出“太陽(yáng)能先導計劃”意在降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本，使其2015年達到商業(yè)化競爭的水平；日本也提出了在2020年達到28GW的光伏發(fā)電總量；歐洲光伏協(xié)會(huì )提出了“setfor2020”規劃，規劃在2020年讓光伏發(fā)電做到商業(yè)化競爭。在發(fā)展低碳經(jīng)濟的大背景下，各國政府對光伏發(fā)電的認可度逐漸提高。

　　據預測，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀會(huì )占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到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世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些數字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰略地位。