【中玻網】1.太陽能光伏

　　1.1:太陽能光伏解釋

　　太陽能光伏發電系統是利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統，有單獨運行和并網運行兩種方式。單獨運行的光伏發電系統需要有蓄電池作為儲能裝置，主要用于無電網的邊遠地區和人口分散地區，整個系統造價很高;在有公共電網的地區，光伏發電系統與電網連接并網運行，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價，而且具有更高的發電效率和更好的環保性能。

　　1.2:概述

　　1.2.1：太陽能發電分為光熱發電和光伏發電。通常說的太陽能發電指的是太陽能光伏發電，簡稱“光電”。光伏發電是利用半導體界面的光生伏效果明顯應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。

　　1.2.2：理論上講，光伏發電技術可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。太陽能光伏發電的基本元件是太陽能電池(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，非晶電池用于一些小系統和計算器輔助電源等。中國國產晶體硅電池效率在10至13%左右，全部上同類產品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。光伏發電產品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源;二是太陽能日用電子產品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等;三是并網發電，這在發達國家已經大面積推廣實施。到2009年，中國并網發電還未開始一體推廣，不過，2008年北京奧運會部分用電是由太陽能發電和風力發電提供的。

　　1.2.3：據預測，太陽能光伏發電在21世紀會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，可更新能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年，可更新能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發電將占總電力的20%以上;到21世紀末，可更新能源在能源結構中將占到80%以上，太陽能發電將占到60%以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。

　　1.3:光伏技術

　　太陽是能量的天然來源。地球上每一個活著的生物之所以具有發揮作用的能力，甚至于是它的生存，都是由于直接或間接來自于太陽的能量。我們的地球處在離太陽差不多有一億英里的地方。它所截取的輻射能已經少到令人難以置信的程度，即大約千萬分之三，即使這么小的一點能量，實際上比整個世界現有的發電能力還大十萬倍!全世界尤其是工業發達國家開始感到能量短缺，因此，人們開始求助于太陽能，以解決能源危機。

　　太陽能每天都能無限供應，而且數量龐大。如果在大的電廠利用，就減少了溫室效應，有些能源相關人士和環境保護的相關人士則認為，在滿足人類今后能量需要方面，太陽能的熱影響比任何其他替換品的熱影響要小得多。作為一種不污染環境，又取之不盡的新能源，它無處不在。尤其是在電力供力方面，有相關人士認為太陽能發電將在電力供應中占20%。

　　太陽能是一種輻射能，太陽能發電意味著---要將太陽光直接轉換成電能，它必須借助于能量轉換器才能轉換成為電能。將光能直接轉換成電能的過程確切地說應叫光伏效應。不需要借助其它任何機械部件，光線中的能量被半導體器件的電子獲得，于是就產生了電能。這種把光能轉換成為電能的能量轉換器，就是太陽能電池。太陽能電池也同晶體管一樣，是由半導體組成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。用于制造太陽能電池的高純硅，要經過特殊的提純處理制作。太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射，就能夠把光能轉變為電能，使電流從一方流向另一方，一般就可發出相當于所接收光能的10~20%的電來。一般來說，光線越強，產生的電能就越多。為了使太陽能電池板很大限度地減少光反射，將光能轉變為電能，一般在它的上面都蒙上一層可防止光反射的膜，使太陽能板的表面呈紫色。它的工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏打效應。所謂光生伏打效應就是當物體受光照時，物體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓(叫做光生電壓)。這種現象就是有名的光生伏打效應。使PN結短路，就會產生電流。

　　太陽能發電的主要優點在于：太陽能電池可以設置在房頂等平時不使用的空間，無噪音、壽命長，而且一旦設置完畢就幾乎不要需要調整。現在只要將屋頂上排滿太陽能電池，就可以實現家中用電的自給。現今太陽能的主要用途已不再是小規模的，從性質上來說，是有經驗化的。它從軍事領域、通信領域到城市建設領域等都起到了重大的作用。委內瑞拉還推出廉價太陽能車、歐洲科學家研制出輕便的可穿在身上的太陽能電池。太陽能的利用存在著巨大的發展空間，有關的技術有可能在短時間內實現打破。它已被許多發達國家作為其能源戰略的一個重要組成部分。

　　1.4:光伏板

　　光伏板組件是一種暴露在陽光下便會集熱，將光能轉換為直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源，較復雜的光伏系統可為房屋提供照明，并為電網供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統。

　　1.5:功率計算

　　太陽能交流發電系統是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發電系統則不包括逆變器。為了使太陽能發電系統能為負載提供足夠的電源，就要根據用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：

　　1.5.1:首先應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W;若按每天使用5小時，則耗電量為111W*5小時=555Wh。

　　1.5.2:計算太陽能電池板：按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。

　　1.6:優點

　　與常用的發電系統相比，太陽能光伏發電的優點主要體現在：

　　太陽能發電被稱為理想的新能源。①無枯竭危險;②安全可靠，無噪聲，純凈排放外，干凈(無公害);③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優勢;④無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電;⑤能源質量高;⑥使用者從感情上容易接受;⑦建設周期短，獲取能源花費的時間短。