太陽能光伏技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展

徐浩添 蘇鵬

摘 要：近年來，隨著石油、煤炭等不可再生能源的日益枯竭，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源領(lǐng)域的重要組成部分，在各國產(chǎn)業(yè)政策的積極支持下發(fā)展迅速。本文主要通過分析論述世界上太陽能光伏技術(shù)的原理、應(yīng)用及優(yōu)勢，并結(jié)合陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實際，對陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了深入分析，根據(jù)其在陜西省優(yōu)勢及風(fēng)險提出相應(yīng)的發(fā)展對策。

關(guān)鍵詞：太陽能光伏；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展對策

一、太陽能光伏技術(shù)概述

光伏發(fā)電：是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。其基本原理就是“光伏效應(yīng)”。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。

不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件。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)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)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(fā)電裝置[1]。

二、太陽能光伏技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用

（一）微粒收集路燈

以光伏發(fā)電為供電源收集空氣中細(xì)顆粒物的路燈裝置，屬于環(huán)境保護(hù)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。太陽能電池在陽光的照射下產(chǎn)生電流，電流經(jīng)導(dǎo)電線輸入光伏控制器調(diào)整，接著輸入儲能電池儲存；需要進(jìn)行收集顆粒物作業(yè)時，儲能電池輸出的電流經(jīng)配電裝置輸入吸附控制裝置，吸附控制裝置向氣泵和電流控制裝置供電；氣泵開始工作，外部空氣被吸進(jìn)靜電吸附裝置，同時，電流控制器將輸入的電流按設(shè)定的要求變壓后輸往靜電吸附裝置，進(jìn)入靜電吸附裝置的空氣在電離室被電離，使空氣中的顆粒物荷電，在靜電吸附裝置中形成的電場力及氣流的作用下，荷電顆粒物趨向吸附室，因放電而吸附在吸附室中的吸附極上，凈化后的空氣隨氣流經(jīng)路燈桿上的出氣口排出[2]。

（二）光伏發(fā)電與建筑一體化

保定電谷錦江國際酒店是一座利用太陽能可以并網(wǎng)發(fā)電的1.5MWBIPV五星級酒店。承擔(dān)單位：保定源盛投資發(fā)展有限公司項目。技術(shù)依托單位：英利綠色能源控股有限公司[3]。

在電谷錦江國際酒店的裙樓南立面2-4層、雨棚、東南角圓形構(gòu)筑物的外圍及頂部、平臺、大堂透明天窗的頂棚；主樓南立面5-24層、西立面6-17層、東立面24層的幕墻及裙樓雨棚為光電幕墻。尤其是主樓南立面5-24層采用的是呼吸式太陽能玻璃幕墻（太陽能電池片的溫度高于25攝氏度時，電池組件的功率會下降，特別在幕墻底部和頂部設(shè)置了大量的百葉窗，通過空氣對流為幕墻降溫，這就是“呼吸式太陽能玻璃幕墻”）。整個立面體現(xiàn)出了線路板的設(shè)計理念，不銹鋼板代表著線路板上的電氣元件，太陽能玻璃組件代表導(dǎo)體，導(dǎo)體將元件連接起來就把線路板的理念體現(xiàn)得淋漓盡致，與“中國電谷”相呼應(yīng)。采用不同的結(jié)構(gòu)方式實現(xiàn)了太陽能全玻組件與建筑一體。所有位置安裝的光伏發(fā)電組件，都有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，記錄并顯示太陽能發(fā)電系統(tǒng)即時發(fā)電量、總發(fā)電量及太陽能輻照度，風(fēng)速等天氣參數(shù)。

三、太陽能光伏技術(shù)優(yōu)勢

無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國的一次能源儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10%。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。

四、陜西太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思考

（一）優(yōu)勢分析

陜西省發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢集中體現(xiàn)在傳統(tǒng)能源、優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源、裝備制造能力等方面。

1）優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源：陜西省是中國的礦產(chǎn)資源大省，已查明的礦產(chǎn)資源儲量達(dá)93種，約占全國總量的三分之一。陜北蘊(yùn)藏優(yōu)質(zhì)鹽、煤、石油、天然氣等礦產(chǎn)；關(guān)中有煤、鉬、金、非金屬建材、地?zé)岬鹊V產(chǎn)；陜南有貴金屬、有色金屬、黑色金屬及各類非金屬礦產(chǎn)。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的相關(guān)金屬、化工等原料都能在陜西省找到相應(yīng)的配給。其中，在硅礦資源方面，陜西省商洛、漢中、安康的硅礦儲量超過3億噸。

2）裝備制造能力：陜西省是我國裝備制造、化工、冶金等領(lǐng)域的重要產(chǎn)業(yè)基地，在專用電子設(shè)備制造領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢。西安理工大學(xué)在上個世紀(jì)60年代就已經(jīng)制造出我國首臺單晶硅拉制爐。而陜西電子信息集團(tuán)西北機(jī)器有限公司作為我國最早的半導(dǎo)體設(shè)備專業(yè)廠，因其擁有多年微電子工藝設(shè)備和半導(dǎo)體材料加工設(shè)備的研制經(jīng)驗，近年來也加大了光伏相關(guān)設(shè)備的開發(fā)生產(chǎn)力度。

（二）風(fēng)險分析

技術(shù)風(fēng)險主要是指技術(shù)本身存在的缺陷或者是被更加先進(jìn)的技術(shù)所替代，可以從技術(shù)的成熟度、技術(shù)的可替代性、技術(shù)的生命周期、技術(shù)的適用性和技術(shù)的保密性等方面來進(jìn)行風(fēng)險分析。而太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括硅材料的提純、晶體硅片制造、太陽能電池組件制造、光伏電站建設(shè)等環(huán)節(jié)[4]。國內(nèi)發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)風(fēng)險主要在于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，我國還未完全掌握多晶硅的核心生產(chǎn)技術(shù)，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，這給我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展埋下了嚴(yán)重的安全隱患[4]。

（三）政策對策

加強(qiáng)與高校的產(chǎn)學(xué)研合作，加大科研投入力度。建議由陜西省或教育部牽頭，積極引導(dǎo)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè)與省內(nèi)具有雄厚學(xué)科實力的高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，由國家、企業(yè)和高校共同提供科研經(jīng)費(fèi)，以市場為導(dǎo)向，以高校人才資源為依托，并通過積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)吸收消化并進(jìn)行創(chuàng)新，重點攻克太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的薄膜電池技術(shù)、高純度多晶硅提純技術(shù)等技術(shù)難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟強(qiáng).太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)轉(zhuǎn)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].安徽科技，2010（1）：17-18.

[2]肖斌，范小苗，鄭嵐.陜西省太陽能資源的開發(fā)利用[J].西北水電，2011（5）：89-98.

[3]張雪松.太陽能光電板在建筑一體化中的應(yīng)用[J].建筑，2005（2）.

[4]許立國.太陽能光伏發(fā)電存在的問題及促進(jìn)措施[J].低碳世界，2013（12）：15-16.3