太阳能发电技术及其发展趋势和展望

李红亮

内蒙古第三电力建设工程有限责任公司 内蒙古包头 014030

人类社会的快速发展，对能源的需求在不断增加，但是人类主要应用的是石化这类不可再生能源，需要面临能源枯竭的问题和环境问题。为了改变这样的情况，必须加强对各种绿色能源的研究，而太阳能作为在地球上分布最广泛的资源，有着极高的发展潜力，因此需要合理利用太阳能资源，满足人类的能源需求。

1 太阳能发电技术概述

1.1 太阳能光伏发电技术原理

光伏发电技术是一种将太阳光的辐射直接转化为电能的发电模式，并借助半导体PN 结的光生伏特效应，当太阳光照射在PN 结上时，部分光被反射，其余部分转变为热能或者使光子与半导体的原子价电子发生碰撞，从而形成空穴电子对。若是将多个电池实行串联或者是并联的方式，接通外电路则会形成电压和电流，将太阳能转化成可以直接使用的电能[1]。根据时间可以将光伏发电分成三代，每一代的半导体类型都有所不同，导致在性能和效率上存在差异。第一和第二代光伏电池技术相对较为成熟，已经实行大规模的商业化生产。而第三代电池技术，现阶段还处于在研发阶段。

路灯数据的上报分为两大类：主动上报，触发型上报。其中主动型包括定时路灯状态上报，心跳上报用以链路保活；触发型上报为事件触发弄的，如主动查询，远程控制等。

1.2 太阳能光伏发电分类

①大型并网电站。发电主要应用于并网，占地面积偏大、光照条件良好、规模相对较大、度电成本偏低，能够实现远程传输，但是需要进行无功补偿。②离网型光伏。主要应用的范围是无电区和偏远地区等有关的用电问题。不需要并网，而且在阴雨天也可以供电，但是需要配备蓄电池等储电装置。③分布式光伏。主要是根据建筑特点而形成相应的设计，如屋顶太阳能发电和窗式太阳能发电等。其不但能够应用于家庭照电，还可以接入配电网。其中并网电站主要趋向于大型化，在数量上增长相对较为缓慢。

2 光伏发电站发电技术

2.1 光伏建筑一体化技术

光伏建筑一体化技术是一种全新的技术，也是目前主要发展的重要技术，对提升能源利用率有很大的帮助。通过在建筑物上收集太阳能接收设备和仪器，就能在建筑物利用太阳能发电，达到光伏建筑一体化的目的。一般都会将太阳能电池板安装在建筑墙壁表面，代替建筑物的玻璃幕墙，就可以吸收太阳的能量，有效利用太阳能。使用该技术可以让建筑物具备发电能力，并为建筑物供电，从而有效地节约材料成本，具有非常高的实用性。同时，光伏材料有效设计也能提升建筑物的美观性，提升城市的美化程度。

2.2 并网光伏发电

目前主要的光伏发电系统是地面光伏，具有规模大、建设方便的特点，但是在规模较大的情况下，对于土地要求也很高。由于我国的平原相对较少，因此传统的光伏发电站推广存在一定的困难。为此，分布式光伏发电站成为了光伏发电站发展的主要方向，分布式光伏发电站能够利用建筑物屋顶进行光伏布置工作，可以解决地面光伏对面积的需求，同时也能提供足够的电力，并充分发挥了现有建筑资源的优势。而且，使用分布式光伏发电站也有利于在脱贫工作中使用，可以为贫困地区提供能源支持。

2.3 跟踪系统

光伏发电站都处在固定的地点，而阳光在一年四季、一天中的不同时间照射角度是不断发生转变的，但是只有保证太阳能电池板正对太阳才能确保发电效率。为此，就需要利用跟踪系统，接收阳光的光照方向，对太阳能电池板的方向作出调整，保证电池板始终正对太阳，处在最佳的发电状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据对安放点的经纬度计算太阳的入射角度，并将每个时刻的太阳位置储存到跟踪系统的单片机中。目前，国内已经开发出能完美跟踪阳光角度的跟踪系统，处于世界领先水平。

3 光伏发电技术发展趋势

3.1 加强材料的研发

女人记得后来两人在一起做爱的时候，男朋友总是压在她的身子上说那句话，虎吃牛，虎吃牛呀。男朋友还趴在她耳根处问她，你愿意让我吃吗？女人满脸通红地说愿意，你想什么时候吃就什么时候吃。男朋友就说吃你一辈子，男朋友的话说过几次便把女人说得泪流满面，她很小父母亲便离异了，她是靠姐姐微薄的工资读完大学的呀，能有了一个男人呵护她、爱她这还不是福气吗？

太阳能光伏发电技术中，需要合理的选择材料以提升能量的转化效率，从理论上来讲，需要将转化效率保持在63.2%，但是在实际情况上很难达到。目前光伏发电中主要使用单晶硅电池板或者多晶硅电池板，一般转化效率都在10%-15%。为提升能量转化效率，德国采用将稀土元素Er 加入单晶硅中，将光电转化率提升到了23%以上[3]。另一方面，当前的太阳能电池制造中大量使用了硅材料，这种材料的成本比较高，而且在制造上也需要较长的时间，因此会面临一定的市场风险，所以目前还需要加强对新材料的研发。我国由陈海宁研发碳基钙钛矿作为全新的材料，具有成本低、工艺简单的优点，在光电转化率上也达到了18%。

3.2 光伏电站类型

并网光伏发电是太阳能组件产生的直流经过并网逆变器转化成符合城市要求的交流电，然后并入公共电网的技术，其中包括带蓄电池的并网系统和不带蓄电池的电网系统。带蓄电池的并网系统具有明显的可调度性，能够根据需求进入或者退出并网，而且还具备一定的电源功能，如果电网出现故障，可以进行紧急供电。带蓄电池的并网光伏发电系统一般在民用建筑上，而不带蓄电池的系统一般在较大的系统中，但是不具备调度功能[2]。并网光伏发电有集中式大型并网光伏发现，一般都是国家级电站，其特点在于能够将所有的电能直接输送到电网，然后由电网统一分配电力。

3.3 恶劣环境光伏发电站

在一些高原、荒漠地区，虽然环境恶劣，但是具有非常丰富的光能资源，这些地区拥有大量的光照，由于不适合人的居住并没有获得足够的应用，导致了巨大的辐射量浪费。为此还需要提升光伏发电站的环境适应能力，满足恶劣环境中的光伏发电需求，充分应用高原等地区的资源。

由于国际碳交易市场前景的不确定性，众多参与方将希望寄托于国内碳交易市场的建立。受2012年1月1日起欧盟对飞经欧洲的航空公司征收“碳关税”以及我国自主承诺单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%等因素影响，近两年建立国内碳交易市场的呼声很高。

4 结语

太阳能技术的发展和应用具有广阔的前景，但是仍需要深入研发才能真正解决人类的能源需求。随着太阳能应用领域的逐步成熟和扩展，必然会转变人类的能源结构，减少环境污染，为人类的发展创造动力。