新能源太陽能發電技術及應用研究

趙鵬+藥煒

【摘要】：能源短缺是目前我國發電能源使用中遇到的最大難題，為了滿足社會和經濟發展對電的需求，我國一直在研發適合進行發電的新能源，在經過不斷的研究和發展下，太陽能開始廣泛應用于發電技術中。太陽能發電技術主要是利用太陽光和太陽熱來進行發電，其在實際進行發電時，有著熱發電技術和光伏發電技術的區別。針對此，本文主要對太陽能發電技術的類型進行了相關的分析，并同時詳細闡述了太陽能發電的熱發電技術和光伏發電技術，以及對太陽能發電技術進行了相關的簡介。

【關鍵詞】：新能源；太陽能；發電技術；應用

引言

隨著經濟的不斷發展的同時給環境帶來了消極的影響，人們不斷的開采常規能源，電力是現代社會發展的必備，經過科學家的不斷研究探索，將太陽能應用到光伏發電中是非常環保的，符合現在的理念，對于可持續發展也是做出了貢獻。本文將對太陽能光伏發電技術以及其應用進行闡述。

1、太陽能發電原理

當距太陽電池表面很近的PN結受到太陽光的照射時，只要半導體材料的禁帶寬度小于入射光子所攜帶的能量，則在P區、N區以及PN結區，光子就會被吸收產生電子———空穴對。N區中產生的少數載流子在PN結區附近由于存在濃度梯度而要進行擴散，只要它的擴散長度大于少數載流子離PN結的距離，就會有一定的機會擴散到結界面處。在PN結區即P區和N區交界面的兩側，有一個空間電荷區存在，這個空間電荷區也稱為耗盡區。在這個耗盡區中，正負電荷之間會形成一個內建電場，電場的方向由N區指向P區。這些擴散到PN結界面處的少數載流子即空穴由于內建電場的作用而被拉向P區。同樣，如果P區中產生的少數載流子即電子在PN結區附近擴散到PN結界面處，也會由于內建電場的作用而迅速被拉向N區。PN結區內產生的電子———空穴對在PN結附近累積，使得在P區上獲得附加的正電荷，在N區上獲得附加的負電荷，這樣在PN結上就產生了一個電動勢。這一現象便被稱為光生伏特效應，也是太陽能能夠能夠轉化成電能的原理。

2、新能源太陽能發電技術及應用

2.1新形勢下太陽能光伏技術的類型

光伏發電技術本質上可以分為兩類：晶體光伏和薄膜光伏。其中晶體光伏又可以細分為兩大類：單晶電池和多晶電池。單晶電池是從圓柱形單晶硅上切割而來的單晶制成；多晶電池是從熔化及再結晶硅的晶錠上切割下來的微細晶片制成。單晶電池的轉換率最高，入射光裝換率約為18%，但其復雜的制造工藝使得產品的價格略貴；多晶電池的生產成本較低，但是它的轉換率較低，入射光轉換率約為14%。而薄膜光伏材料是通過將一層超薄光伏材料沉積在基片上制成的，最常用的薄膜光伏材料是用非晶硅制成的，但是也可以使用其它的一些材料。光伏系統也有兩種運作模式，其中最為主要的就是并網光伏技術，國際上90%的太陽能光伏發電技術使用的都是這種技術，并網光伏技術是新形勢下的太陽能光伏發電技術主要的支撐技術。

2.2高轉化效率，低碳環保

該公司高倍聚光太陽能發電核心技術是用菲尼爾透鏡將大面積太陽光匯聚到一個極小面積的高轉化效率太陽能聚光電池上，使光能直接轉化為電能。HCPV采用多結砷化鎵電池，具有寬光譜吸收、高轉換效率、良好的溫度特性、低耗能制造過程等優點，使它能在高倍聚焦的高溫環境下仍保持較高的光電轉換效率。該公司擁有自主知識產權的高倍聚光發電模組已開始實現產業化，聚光倍數1000倍，理論轉化效率為80%，模組平均轉換效率達32%以上，約是其他太陽能發電技術的二至三倍。

2.3獨立光伏發電系統

在太陽能發電的電廠之中，獨立的光伏發電系統是不會和整個電場中的公共電腦系統進行連接的，這屬于一種孤立的運行的發電系統。所以在建設的過程中，這種系統也是遠離整體的公共電網，在郊區或者野外進行移動式手電方法，這也會使用到便攜式的電源，例如：在公共電網比較難以覆蓋到的邊遠山區和海邊，都會使用到這一發電設備，由于太陽能所具有的發電特點就是白天發電，而復合電的用電一般是全天候的，也就是說夜間也會使用電能。所以在獨立的光伏發電系統中，還需要擁有儲存能源的硬件設施，這也是一個必不可少的設備。盡管在整個供電系統過程中，電能受到氣象環境的影響因素很大，供電的穩定性也比較差，但是針對邊遠地區和沒有電的居民來說，這也能夠解決其對電力的需求，合理有效地解決電能短缺的問題。

2.4太陽能水泵

在太陽能水泵運行的過程中，并不需要蓄電池來提供動能驅動其運行，一般情況下其運行主要依靠太陽能電池板的作用。而在大型的光伏水泵中，為了將太陽能電池板中的直流電轉換為交流電，通常會安裝逆變器，從而促進水泵工作的順利進行。一般來說，太陽能光伏水泵系統在建立的初期使用的資金是十分巨大的，但是在其運行過程中，會產生的費用較少，使用壽命較長，因此太陽能水泵的建設能夠為我國的電力供應作出巨大的貢獻。

2.5形成系統化的太陽能光伏建筑設計體系

太陽能光伏建筑是以建筑作為載體，將光伏系統應用進發電體系，光伏電站出現的質量問題中，近30%是設計問題（包括遮擋、直流線損、光伏整體匹配性等問題），在其設計中有必要形成系統化的設計體系，使建筑與光伏發電系統高效地融為一體，提高太陽能利用率。將場所設計條件調查、太陽光電設備空間配置設計、太陽能光伏發電系統、結構安全性與構造性設計以及太陽能光伏發電系統應用效益評估等標準化、規范化。

結語

綜上所述，太陽能是人類開發的新能源，太陽能光伏發電具有可再生性和環保性，與我國提出可持續發展戰略要求一致，也必然是全世界今后研究新能源的主要方向。這個在改革的初期必然會伴隨有一系列的疑難雜癥，但是我相信隨著技術水平的不斷進步，我們的事業會不斷的成熟，理念會不斷的更新，最終促進太陽能光伏發電系統持續發展。

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