概述
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“光電”。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。
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。其中,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。中國(guó)國(guó)產(chǎn)晶體硅電池效率在10至13%左右,國(guó)際上同類產(chǎn)品效率約12至14%。由一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池片組成的太陽(yáng)能電池板稱為光伏組件。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;二是太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品,如各類太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈和太陽(yáng)能草地各種燈具等;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。到2009年,中國(guó)并網(wǎng)發(fā)電還未開(kāi)始全面推廣,不過(guò),2008年北京奧運(yùn)會(huì)部分用電是由太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電提供的。
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。 早在1839年,法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾(Becqurel)就發(fā)現(xiàn),光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為“光生伏打效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”。1954年,美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)電池,誕生了將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。
20世紀(jì)70年代后,隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,全球能源危機(jī)和大氣污染問(wèn)題日益突出,傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少,對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出,同時(shí)全球約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個(gè)時(shí)候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu),維持長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展,這之中太陽(yáng)能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽(yáng)輻射能是重要的能源,是取之不盡、用之不竭的、無(wú)污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。太陽(yáng)能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬(wàn)千瓦,假如把地球表面0.1%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能,轉(zhuǎn)變率5%,每年發(fā)電量可達(dá)5.6×1012千瓦小時(shí),相當(dāng)于世界上能耗的40倍。正是由于太陽(yáng)能的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì),20世紀(jì)80年代后,太陽(yáng)能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場(chǎng)規(guī)模也逐步擴(kuò)大。
發(fā)展
20世紀(jì)90年代后,光伏發(fā)電快速發(fā)展,到2006年,世界上已經(jīng)建成了10多座兆瓦級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng),6個(gè)兆瓦級(jí)的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。美國(guó)是最早制定光伏發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃的國(guó)家。1997年又提出“百萬(wàn)屋頂”計(jì)劃。日本1992年啟動(dòng)了新陽(yáng)光計(jì)劃,到2003年日本光伏組件生產(chǎn)占世界的50%,世界前10大廠商有4家在日本。而德國(guó)新可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià),大大推動(dòng)了光伏市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使德國(guó)成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國(guó)家。瑞士、法國(guó)、意大利、西班牙、芬蘭等國(guó),也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃,并投巨資進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。
世界光伏組件在1990年——2005年年平均增長(zhǎng)率約15%。20世紀(jì)90年代后期,發(fā)展更加迅速,1999年光伏組件生產(chǎn)達(dá)到200兆瓦。商品化電池效率從10%~13%提高到13%~15%,生產(chǎn)規(guī)模從1~5兆瓦/年發(fā)展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦擴(kuò)大。光伏組件的生產(chǎn)成本降到3美元/瓦以下。2006年的光伏行業(yè)調(diào)查表明,到2010年,光伏產(chǎn)業(yè)的年發(fā)展速度將保持在30%以上。年銷售額將從2004年的70億美金增加到2010年的300億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來(lái)的虧本轉(zhuǎn)為盈利。
原標(biāo)題:太陽(yáng)能光伏的簡(jiǎn)要概述以及發(fā)展