光伏发电技术分析及应用探讨

孙岩

（中油电能电力研究设计院，黑龙江 大庆 163000）

随着石油天然气、煤炭等资源的消耗日益增多，能源的消耗危机已经逐渐成为全世界共同的问题。新能源的开发和利用已经成为了刻不容缓的课题，太阳能是最为丰富的可再生能源之一，具有无污染、可再生等优势，是世界上公认的最为理想的代替能源之一。将太阳能这种可再生能源进行有效利用，就能代替传统的能源，可有效地缓解能源紧张的情况，太阳能光伏发电技术具有良好的发展前景。

1 太阳能光伏发电技术

1.1 太阳光伏发电技术原理

光伏发电技术是将太阳能转变为电能。在太阳能光伏发电技术中，太阳能电池是其中的核心关键设备，最初的光生伏打效应是在1839年发现，有效的奠定了太阳能电池发展的基础。当太阳光对太阳能电池芯片中PN结进行照射之后，电子芯片在高能状态下吸收光能，将其中的自由电子激发，晶体中的自由电子进行移动，调动剩下的晶体在围绕其进行移动，N结出形成自由电子聚集，P结出形成空穴聚集，因此PN结之间产生电势差，提供一定程度的电源。

1.2 太阳能电池

太阳能光伏发电技术中最为重要的就是将太阳能电池的转化率进行提高，太阳能电池中重要的组成部分为化合物半导体、硅基太阳等。

（1）硅基电池。目前的商业太阳能电池中使用比较普遍的为电池和化学电池。硅基太阳电池中大概可以分为晶体硅和非晶体硅，其中的晶体硅又可以分为单晶硅电池和多晶硅电池。单晶硅光伏电池的优势在于转换的效率比较多、具有较高的稳定性，缺点是成本比较高；多晶硅电池中转换的效率虽然比较低，但是其性价比比较高，成本比较低，因此是目前市场中使用率最高的太阳能电池。目前我们将硅薄膜光伏发电作为晶硅光伏发电技术中的主要研究方向，硅薄膜太阳能电池的主要优势是在传统的玻璃材料等上加装硅薄膜，做成支持衬底，形成太阳能电池，硅薄膜太阳能电池在材料的消耗上更加节省，成本比较低，能耗的消耗比较小，但是其制作的工艺流程比较复杂。

（2）化合物半导体电池。实际中的半导体硅材料价格十分的昂贵，但是化合物半导体的成本就很低，其中利用化合物半导体制作而成的电池主要有CdTe 电池和CIGS 电池两种。化合物半导体的优势在于能够通过调节之间的体能隙宽度，从而有效的和太阳光谱进行匹配，将光能转变为电能的效率进一步提升。CdTe 电池在理论上能够将30%左右的光能转变为电能，具有稳定性强、成本较低的优势。能源的转换过程中会产生有毒的金属Cd，对环境产生污染，根据我们的实际研究和分析发现，在转变电能相同的情况下，CdTe与石油、晶体硅电池等相比较，产生的重金属量是最少的。

1.3 太阳能光伏发电系统

太阳能光伏发电系统中主要包括储电电池、太阳能光伏电池、控制储存器、逆变器等，光伏电池板将太阳能有效的转变为电能，通过逆变器后才能为人们正常使用。主要分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。

（1）独立光伏发电系统。独立光伏发电系统指的是处理运行的发电机构，是自身独立的一套发电系统，不和任何电网进行连接，建设的地点都是在野外边远的地区，经常使用在移动式电源中。独立光伏发电系统可以将白天储存的电能存储在电池中，供没有接入电网的偏远地区的用户晚上使用。但是在实际的使用过程中，独立的光伏发电系统并不是很稳定，一般需要建立一个电站与之进行辅助，导致光伏发电的成本增加，没有达到清洁能源发电的目的。

（2）并网光伏发电系统。并网光伏发电系统指的是将光伏发电技术和电网连接在一起进行使用。能够有效的为公共电网提供电能和无功电能，起到的作用和微型发电站是一样的。在太阳光的照射下，光伏电池将产生的直流电经过相关的仪器和设备进行转换，转变为与我们公共电网频率相同的交流电，然后再将交流电以电流源的方式输送到电网中，因此并网光伏发电系统不需要蓄电池，与独立光伏发电系统相比较成本较低。并网光伏发电系统比独立光伏发电系统的转换效率高，因此具有较高的供电稳定性，是目前在太阳能光伏发电产业中理想的发展方向。

2 我国太阳能光伏发电技术的发展应用

我国的太阳能光伏发电技术起步比较晚，近几年来我国科技的不断进步，对太阳能光伏发电技术的研究也取得了一定的成果，实施了发展新型可再生能源和节能减排的政策，我国的领土面积幅员辽阔，因此可以利用的太阳能资源十分丰富，我国已经逐渐成为了世界上太阳能光伏发电和生产相关太阳能光伏发电系统零件的大国之一。

2.1 民用光伏发电技术的发展现状

目前我国的城市居民用电量正在逐渐增加，在民用的领域中光伏发电技术正在得到快速的发展，在太阳能资源比较丰富的地区，居民在屋顶安装太阳能光伏发电技术，基本能够保障一天的生活用电量。

2.2 公用光伏发电技术的发展现状

目前我国的太阳能光伏发电技术在公共领域的发展上取得了一定的成果，太阳能光伏发电技术在公共领域中的应用有效的在民用领域中起到了示范作用。在2008年北京奥运会期间，我们就已经在多个体育场馆中应用了太阳能光伏发电技术，在这些体育场馆中，太阳能光伏发电技术提供的电量在1年中大概有70万kW/h，产生的电量相当于170t煤炭的燃烧，大约减少了500多吨的二氧化碳排放量。2010年的上海世博会期间，世博会中心、中国馆等都已经应用了太阳能光伏发电技术，尤其是中国航天部门参与设计的光伏发电技术，年发电量达到500万度。

2.3 光伏发电技术的研究现状

近年来，我国的光伏发电技术正在逐步的发展崛起中，虽然太阳能光伏发电技术存在一些问题，但是国家的科研人员正在积极的投入到太阳能光伏发电技术的研究和开发中，在相关政策的不断推进和相关部门的高度重视下将我国的光伏发电技术不断的完善和创新，争取达到国际先进水平。

3 太阳能光伏发电技术发展前景分析

3.1 民用光伏发电技术

在石油资源日益缺乏的今天，对于可再生能源的开发和利用显得重要，随着国家政策的推出，政府相关补贴的下发，太阳能光伏发电技术在满足民用电能需求的同时，可以将闲置的土地建设并网光伏发电系统，目前的并网光伏发电系统需要投入的资金并不是很多，尤其在太阳能资源比较丰富的地区，并网光伏发电系统的建设，能够有效的利用闲置的土地，避免土地资源出现浪费，也能有效的促进我国民用太阳能光伏发电技术的快速、健康发展。

3.2 公用光伏发电技术

最近几年，国家的政策和市场对于太阳能光伏发电技术的影响比较大，推动了太阳能发电技术的不断发展。有效的减少了污染物的排放，起到了很好的环保效果。同时随着太阳能光伏发电系统建设成本的下降，公共设施中应用太阳能光伏发电技术，能够有效降低政府的支出。因此公用太阳能光伏发电技术已经得到了高度重视，发展速度越来越快。

3.3 光伏发电技术研究

目前，我国的太阳能光伏发电技术已经取得了一定的成绩，随着光伏发电技术的不断发展进步，研究和开发得到了不断完善。我国的科研机构已经逐渐加强了光伏发电技术的研究工作。

4 结语

我国具有广阔的国土面积，因此能够有效地利用太阳能光伏发电技术，将其中的转换率进行大幅度提升，太阳能光伏发电技术的前景十分广阔。