光伏發(fā)電技術(shù)特點分析及發(fā)展研究

（中國水利水電第十三工程局有限公司，天津 300384）

摘 要：光伏發(fā)電技術(shù)正在這樣的前提下得以認定和普及應(yīng)用?，F(xiàn)階段我國光伏發(fā)電裝機容量已經(jīng)超過12GW，由此可見市場擴展非常迅速，這就要求我國的光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新應(yīng)該更加快速，在提高效率以及降低成本方面的任務(wù)也更重。作為重點能源，我國需要最大限度的保障其穩(wěn)定性、可靠性以及長壽命化等方面的研究。針對這些問題文章展開論述和研究。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電技術(shù);特點;開發(fā)動向

1 光伏發(fā)電的特點

（1）發(fā)電原理具有先進性，光伏發(fā)電的發(fā)電遠原理是將光直接轉(zhuǎn)化為電子，不存在中間過程，也沒有機械運動，這就意味著，在這個過程中，沒有燃燒，不會污染，并且發(fā)電形式極為簡單。從這個角度來說，這種技術(shù)的發(fā)電效率極高。

（2）太陽能資源是取之不盡，用之不竭的資源，另外還有一個突出的優(yōu)勢就是它是清潔型能源，非常環(huán)保，陽關(guān)不管是哪里都有，并且并不需要運輸費用，也沒有霸權(quán)國家進行壟斷。我國應(yīng)該充分利用這項資源，對其進行科學(xué)地利用，這對于我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著非常巨大的作用。光伏發(fā)電所的主要原料是硅，這種原料在我國儲存非常豐富。

（3）光伏發(fā)電系統(tǒng)非常便于安裝、搬遷以及擴大容量，通過多年的研究，我國的光伏發(fā)電系統(tǒng)性能也更加穩(wěn)定、可靠。另外，最為重要還是這種系統(tǒng)不需要工作人員進行把手，維修與養(yǎng)護的成本也比較低。

2 光伏電池的分類及發(fā)電效率

太陽能電池單體是將光向電轉(zhuǎn)化的最小單元，其工作電壓基本為0.45-0.5V，而其工作電流密度在（20-25）mA/cm2。太陽能電池單體可以基進行串聯(lián)或者并聯(lián)，從而形成一組電池。通常來說，其功率能夠達到幾W或者是幾十W，并能夠獨立作為電源的最小單元。它能夠單獨被使用，電池組件在經(jīng)過串聯(lián)或者并聯(lián)的方式被安裝在特有的支架上，然后形成電池方陣，這樣就能夠完全滿足輸出功率的各種要求。

2.1 太陽能電池的分類

目前，我國的光伏發(fā)電技術(shù)還處于初級階段，正在研發(fā)的太陽能電池，種類不少。其中，比較常見的是市場上的結(jié)晶硅?；菊紦?jù)市場的八成以上。而其中，CIGS（銦硒鎵銅）、CdTe（碲化鎘）和非晶硅等薄膜型，以及基于GaAs（砷化鎵）等的Ⅲ—V族化合物型太陽能電池，有部分也已投入使用。其中電力用的控制板、配電盤等基本還處于開發(fā)階段，想要進入成熟期，還有很長一段路要走。近些年來，我國在這個領(lǐng)域的研究，主要及中資結(jié)晶硅電池方面。我國在這些方面進行了深入研究。也就是對薄膜型太陽能電池、多結(jié)化技術(shù)等進行開發(fā)。研究的目的是為了提高工作的效率、降低投入成本，從而能夠有效的實現(xiàn)太陽能電池性能的提高。

2.2 光電轉(zhuǎn)換效率

針對文章所闡述的結(jié)晶硅電池來講，單晶硅的模塊效率比多晶硅效率低一些，而結(jié)晶硅的工作效率則遠遠高于以上兩者，因此，我國在結(jié)晶硅方面的研究力度比較大。其中化合物薄膜比例在0.12，而硅薄膜型在0.09-0.10左右，如果是采用Ⅲ—V族化合物半導(dǎo)體制作的電池，效果就會比較高，在研究的過程中，這種電池的研究比例在0.4左右。而其中對于有機體系的光伏電池單體水平為0.12，近些年來，我國在這個方面的研究已經(jīng)達到了0.14以上。并且，我國在有機系列太陽能組件性能方面的研究已經(jīng)初具規(guī)模。我國在這個方面的研究力度一直在不斷加強，其中針對高性能納米材料的研究取得了一定成就，開發(fā)除了可以吸收大量光敏試劑的高性能納米材料Ti02薄膜電極，另外也合成研究出了可以大范圍吸收太陽光的光敏劑。而且制作DSSC電池的材料成本低，封裝較簡單容易，預(yù)計商業(yè)化生產(chǎn)成本相當?shù)?，故為最有吸引力的太陽能電池?/p>

3 致力于光伏發(fā)電高可靠性的研究

我國市場對于太陽能電池模塊的需求非常迫切，因此，我國相關(guān)部門以及工作人員針對這些方面的研究具體有四個方向：分別為獨立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所進行的“高可靠性太陽電池組件開發(fā)、評價中的可靠性研究”;獨立行政法人新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)機構(gòu)委托的“太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)下世代高性能技術(shù)的開發(fā)”;作為經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省輔助事業(yè)的“亞細亞基準認證推進事業(yè);作為國際活動、產(chǎn)綜研、美國NREL、EU總局研究中心的“太陽能電池組件可靠性國際標準認證”。

在上文所闡述的論點中，針對對“亞細亞基準認證推進事業(yè)（主題名：也就是利用太陽能進行發(fā)電的可靠性，品質(zhì)試驗方式的國際標準化）等有關(guān)內(nèi)容進行了介紹。在這個項目上的研究，日本研究的成果很突出，他們建立了太陽能發(fā)電技術(shù)的研究專項小組，并且同一般的財團法人所建立的電氣環(huán)境演技所一同建設(shè)。此次研究的內(nèi)容包括國內(nèi)以及國外市場上所銷售的各種光伏組件，如果是依據(jù)相關(guān)規(guī)定，在可靠性方面，如果要延長實驗時間，就需要采用各種各樣的實驗方法，同時采用篩選的方式在不斷進行研究。而在下文中所研究的高溫高濕試驗的延長，又通過各種實驗相組合的方法進行了不斷的探索研究。以下對高溫高濕的實驗延長結(jié)果與PID試驗結(jié)果進行分析：

進行DH實驗，一般來說時間都會相對較長，大約要在1000h左右的時間進行評價，而如果實驗延長，那么其評價時間也會相對延長，實驗的對象要根據(jù)市場的實際銷售情況進行，其中組件A，需要3倍的3000h，最大輸出功率（Pm）也幾乎未發(fā)現(xiàn)降低;組件B，歷時1000h，Pm稍許下降，但DH3000h則Pm下降5%-10%。無論對哪塊組件按IEC規(guī)格的DH試驗，在1000h內(nèi)很少見到輸出功率的降低，如延長到3000h的輸出功率，二者之差將會明顯出現(xiàn)。比原來的試驗時間延長了，但作為光伏組件之間的比較方法，這是一個有效的方法。

除此之外，最近幾年比較熱門的PID，則是需要采用直流電壓，其中光伏組件由于內(nèi)部產(chǎn)生了一部分的泄漏電流，因此而出現(xiàn)計劃反映，PID也就是防止電池單體內(nèi)電子移動產(chǎn)生輸出功率從而減輕這樣的現(xiàn)象。作為再現(xiàn)PID的試驗方法有：在組件前面玻璃上填滿水的“水膨脹法”，和采用箱、盒（chamber）控制溫度、濕度的“箱控法”。國內(nèi)外15家公司對市銷組件采用“箱控法”評價的結(jié)果示于圖2，圖3。

以上所闡述的采用DH延長實驗以及用箱控制方法的PDI實驗，到了今天為止，依舊沒有發(fā)現(xiàn)光伏組件間出現(xiàn)偏差的可行方法。然而，相對于DH實驗，在現(xiàn)實中的環(huán)境下所出現(xiàn)的劣化相關(guān)性卻沒有被掌握，因此，實驗時間的長時間化也受到過一些質(zhì)疑。從世界范圍來看，相關(guān)太陽能光伏技術(shù)的研究已經(jīng)有十幾年，其中所出現(xiàn)的PID問題也有了被相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員研究很多年，在這個過程中，可靠性、長壽命化的相關(guān)數(shù)據(jù)相對匱乏。想要保障這些能源的長壽命的實驗方法，就必然要從提高其可靠性、長壽命性方面入手。

4 太陽能光伏發(fā)電今后普及的預(yù)測

早在四年之前，世界范圍山對于太陽能系統(tǒng)的引入量就已經(jīng)到達了30GW左右，而在其中，歐洲的所在比例最大，我國起步相對較晚，但是發(fā)展比較迅速。太陽能發(fā)電協(xié)會（JPEA），在中規(guī)定：以往住宅的太陽能發(fā)電系統(tǒng)占有八成以上，而未來非住宅性住宅的太嚴能系統(tǒng)必然會不斷擴大，調(diào)查結(jié)果現(xiàn)實，光伏發(fā)電量每年都在上升。這樣持續(xù)下去，到2020年約10GW，到2020年未累計光伏發(fā)電的引入量能達到34GW，2030年將達到100GW。此外，即使按EPIA（歐洲光伏工業(yè)協(xié)會）的世界市場預(yù)測，2017年內(nèi)的引入量也將達到48GW。

5 結(jié)束語

文章針對光伏技術(shù)的研究和未來預(yù)測進行了分析研究，世界范圍內(nèi)，各發(fā)達國家也都非常重視該項技術(shù)的研發(fā)，在經(jīng)濟與環(huán)境問題日益嚴峻的形勢下，綠色無污染、豐富且清潔的太陽能資源開發(fā)已經(jīng)成為了各國爭相研究和使用的新能源。但是我國受到經(jīng)濟條件以及技術(shù)條件的制約，光伏發(fā)電技術(shù)還不是十分完善，加之我國在這個領(lǐng)域開發(fā)較晚，因此，在太陽能組件，發(fā)電系統(tǒng)等方面的研究還比較欠缺。我國相關(guān)部門應(yīng)該給與大力支持。同時，技術(shù)人員也需要不斷的努力，持之以恒的進行研發(fā)，才能夠推動我國在這個領(lǐng)域的進一步發(fā)展。

參考文獻：

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