提高太陽能發(fā)電效率措施探討

蘭增武 王紫欣

摘要：在當(dāng)今世界，隨著石化燃料的消耗越來越多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動能源需求量不斷增強(qiáng)，人類對于地球資源開展逐漸增加。石化資源逐漸枯竭，人類對于環(huán)境的無盡索取帶來了生態(tài)環(huán)境的破壞。據(jù)科學(xué)家預(yù)測，在不遠(yuǎn)的將來，地球上的石化燃料將會燃燒殆盡，面對這樣的局面，人類尋找石化燃料的替代品，大力發(fā)展清潔能源迫在眉睫。清潔能源，顧名思義燃燒不會產(chǎn)生有毒有害化學(xué)物質(zhì)，純天然可再生，包括風(fēng)能、太陽能、核能、水電等都是重要組成部分。但是在這之中太陽能作為最方面獲取，最可持續(xù)性無污染的清潔能源，在新時代得到了更大的發(fā)展，本文將對太陽能發(fā)現(xiàn)效率的提高進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：太陽能發(fā)電;發(fā)電效率;發(fā)電措施

一、太陽能發(fā)電特點(diǎn)

經(jīng)過科學(xué)家測算，太陽每年在地球的表面產(chǎn)生的輻射熱量超過一百三十萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的能量總和，然而這些能量在人類的歷史中大部分白白浪費(fèi)，沒有被有效利用。不僅因?yàn)槔玫某杀咎咄瑫r當(dāng)初對于能源的需求量不像當(dāng)今時代急需。但是隨著科技水平的不斷進(jìn)步，太陽能利用效率逐漸提高，在發(fā)展的過程中逐漸發(fā)現(xiàn)太陽能發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)并存。其中優(yōu)點(diǎn)包括第一，太陽能是取之不盡用之不竭，不受地區(qū)海拔限制，也不會受到世界燃料價格和期貨市場的變動影響，無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，只要擁有太陽能轉(zhuǎn)化裝備就可以就地取材收獲能源。第二，石化燃料在不同國家有不同的儲量，以此產(chǎn)生的地緣政治一直都是世界的不穩(wěn)定因素，而電力的發(fā)展與一個國家的經(jīng)濟(jì)狀況息息相關(guān)，不發(fā)達(dá)國家沒有能力建設(shè)完整電網(wǎng)，太陽能發(fā)電對于偏遠(yuǎn)地區(qū)意義重大，不僅可以減少電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)費(fèi)，同時也可以減少輸電線路的電量損失。太陽能發(fā)電的缺點(diǎn)也很明顯，地理分布不均與季節(jié)變化引起能量不穩(wěn)定，在季節(jié)交替的時候就會導(dǎo)致太陽能發(fā)電量變動明顯;能量的密度較低，收集需要較長的時間，轉(zhuǎn)化過程中能量損耗較大，這就對于發(fā)電量需求大的行業(yè)產(chǎn)生很大影響;因?yàn)闅夂虿环€(wěn)定因素影響，太陽能發(fā)電量很難預(yù)測，這就對安排生產(chǎn)生活產(chǎn)生較大不穩(wěn)定性。

二、太陽能發(fā)電現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，太陽能發(fā)電主要分為以下幾個方面，家庭小型太陽能發(fā)電站、大型太陽能發(fā)電站、建筑太陽能玻璃幕墻、太陽能路燈、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等。自從1980年開始，中國政府開始對于太陽能采取扶持態(tài)度，自此開始太陽能在中國的發(fā)展進(jìn)入正式軌道，通過國家計劃不斷深入，不僅東部沿海地區(qū)享受到了太陽能的福利，廣大西部地區(qū)也因此受惠，解決了西部地區(qū)八百多個鄉(xiāng)村用電問題。隨著環(huán)境問題日益突出，我國對于太陽能的支持力度逐步加大，不僅出臺各項(xiàng)政策鼓勵太陽能發(fā)展，也為此提供雄厚的資金支持。各個地方政府也在中央正確的決策下將荒蕪的土地變成光伏電站，造福一方百姓。時至今日，太陽能發(fā)電依舊存在光電轉(zhuǎn)換率較低的問題，國家也加大投入到科技研發(fā)與創(chuàng)新當(dāng)中，努力解決這個世界難題。

三、提高太陽能發(fā)電效率的措施

（一）利用新型電池原料

提高太陽能發(fā)電效率，最重要的環(huán)節(jié)就是提高光電轉(zhuǎn)化率，為了達(dá)到這個目標(biāo)，需要不斷嘗試新型電池原料?，F(xiàn)有的太陽能電池原料以硅為主要組成部分，但是科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，有一種叫做氮化銦這種半導(dǎo)體材料的禁帶比原有的材料更小，更能加速太陽能的光電轉(zhuǎn)化，成本比較低而且發(fā)電量更為穩(wěn)定高效?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)指出，由氮化銦制成的新型太陽能電池的效率可以比一般太陽能電池高出百分之五十左右。

（二）理順生產(chǎn)工藝

太陽能電池的生產(chǎn)過程中，電池的生產(chǎn)對于最后光電轉(zhuǎn)化率會產(chǎn)生重大影響。而電池原料的生產(chǎn)工藝很大程度上影響電池轉(zhuǎn)換率的高低。這就要求生產(chǎn)工廠對于電池原料的處理需要更加仔細(xì)，磨邊，合成，電阻率大小等因素進(jìn)行檢測。在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，制絨是原料生產(chǎn)的第一步，需要去除原料表面的損傷面，主要方法采用化學(xué)方法進(jìn)行堿腐蝕，不僅可以有效去除切片的表面受損，還可以在原料表面形成一層具有限光的構(gòu)造，減少反射，提高光電轉(zhuǎn)化。后續(xù)生產(chǎn)工藝包括擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、快速燒結(jié)、外圍設(shè)備維護(hù)。只有按照上述標(biāo)準(zhǔn)理順工藝才能夠提高太陽能電池性能。

（三）增加太陽輻射覆蓋面

太陽能電池發(fā)電量不僅取決于原料的提升以及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，更重要的是在根源上提升太陽能的輸出功率，只有當(dāng)輸出功率增加，才可以從根本上提升轉(zhuǎn)化效率。目前國際上通用的做法是通過光跟蹤技術(shù)提高太陽輻射的覆蓋面，提高轉(zhuǎn)化率。光跟蹤技術(shù)是利用光傳感的元器件提高對于太陽光的感知率，再利用信號放大技術(shù)，驅(qū)動裝置調(diào)整到與太陽垂直的角度。

四、提高太陽能發(fā)電效率的反思

（一）全鏈條光電產(chǎn)業(yè)尚未形成

近年來，國家加大發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)力度，頒布許多扶持政策，不斷將太陽能產(chǎn)業(yè)推向進(jìn)步。許多公司發(fā)現(xiàn)其中的商機(jī)也紛紛投入其中，但是因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)初始時期，許多規(guī)范尚未制定，造成了太陽能電池原料出廠品質(zhì)良莠不齊，后續(xù)維修工作無法跟進(jìn)等問題，這就需要國家加強(qiáng)對于太陽能光電行業(yè)的管理。同時，因?yàn)槲覈奶柲軜?biāo)準(zhǔn)與美國、歐洲等西方國家未接軌，導(dǎo)致太陽能產(chǎn)品出口受到影響，無法形成全球效應(yīng)。由于西方的技術(shù)壁壘，許多環(huán)節(jié)需要中國自主研發(fā)，這一定程度上也影響了太陽能產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張^[1]。

（二）太陽能電池技術(shù)亟待突破

從歷史的發(fā)展看來，太陽能發(fā)電技術(shù)是從上世紀(jì)五十年代開始，至今不過五六十年的時間，很多科學(xué)技術(shù)還未發(fā)展成熟，尤其是太陽能電池依舊停留在過去以硅為主要原料的模式，對于太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)化率的大幅提升作用有限，國際上科級研究不斷投入，對于電池原料的研究日益發(fā)展，但是還未完全到達(dá)取代硅原料的工藝。這就對于太陽能產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展帶來了更大，更深遠(yuǎn)的課題，但是我們應(yīng)當(dāng)相信隨著人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，太陽能電池將會與時俱進(jìn)，取得更好的發(fā)展^[2]。

五、結(jié)束語

隨著人類的進(jìn)一步發(fā)展，石化燃料的枯竭不可逆轉(zhuǎn)，在這個歷史轉(zhuǎn)折的時刻，加強(qiáng)對于清潔能源的投入至關(guān)重要。我國的政策對于太陽能發(fā)展有所傾斜，更是從國家層面支持太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在未來，太陽能發(fā)電技術(shù)會更加成熟，給予人類發(fā)展更大的動力。綜上所述，只有進(jìn)一步利用科學(xué)技術(shù)提高太陽能的轉(zhuǎn)換率，才可以更快提高太陽能發(fā)電效率^?[3]。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡忠文. 太陽能發(fā)電研究綜述[J]. 能源研究與管理2017（3）：5-8

[2] 王煥林. ?太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用[J]. 環(huán)境與生活2016（4）：15-18

[3] 曹倩苑. ?太陽能最大功率跟蹤研究[J]. 華中電力 2017（28）：13-15.

（作者單位：華北電力大學(xué)（保定）