提高太陽能發電效率措施探討

蘭增武 王紫欣

摘要：在當今世界，隨著石化燃料的消耗越來越多，經濟發展帶動能源需求量不斷增強，人類對于地球資源開展逐漸增加。石化資源逐漸枯竭，人類對于環境的無盡索取帶來了生態環境的破壞。據科學家預測，在不遠的將來，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，大力發展清潔能源迫在眉睫。清潔能源，顧名思義燃燒不會產生有毒有害化學物質，純天然可再生，包括風能、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，最可持續性無污染的清潔能源，在新時代得到了更大的發展，本文將對太陽能發現效率的提高進行闡述。

關鍵詞：太陽能發電;發電效率;發電措施

一、太陽能發電特點

經過科學家測算，太陽每年在地球的表面產生的輻射熱量超過一百三十萬億噸標準煤產生的能量總和，然而這些能量在人類的歷史中大部分白白浪費，沒有被有效利用。不僅因為利用的成本太高同時當初對于能源的需求量不像當今時代急需。但是隨著科技水平的不斷進步，太陽能利用效率逐漸提高，在發展的過程中逐漸發現太陽能發電優缺點并存。其中優點包括第一，太陽能是取之不盡用之不竭，不受地區海拔限制，也不會受到世界燃料價格和期貨市場的變動影響，無論是發達國家還是發展中國家，只要擁有太陽能轉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，以此產生的地緣政治一直都是世界的不穩定因素，而電力的發展與一個國家的經濟狀況息息相關，不發達國家沒有能力建設完整電網，太陽能發電對于偏遠地區意義重大，不僅可以減少電網建設的經費，同時也可以減少輸電線路的電量損失。太陽能發電的缺點也很明顯，地理分布不均與季節變化引起能量不穩定，在季節交替的時候就會導致太陽能發電量變動明顯;能量的密度較低，收集需要較長的時間，轉化過程中能量損耗較大，這就對于發電量需求大的行業產生很大影響;因為氣候不穩定因素影響，太陽能發電量很難預測，這就對安排生產生活產生較大不穩定性。

二、太陽能發電現狀

現階段，太陽能發電主要分為以下幾個方面，家庭小型太陽能發電站、大型太陽能發電站、建筑太陽能玻璃幕墻、太陽能路燈、風光互補系統等。自從1980年開始，中國政府開始對于太陽能采取扶持態度，自此開始太陽能在中國的發展進入正式軌道，通過國家計劃不斷深入，不僅東部沿海地區享受到了太陽能的福利，廣大西部地區也因此受惠，解決了西部地區八百多個鄉村用電問題。隨著環境問題日益突出，我國對于太陽能的支持力度逐步加大，不僅出臺各項政策鼓勵太陽能發展，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，太陽能發電依舊存在光電轉換率較低的問題，國家也加大投入到科技研發與創新當中，努力解決這個世界難題。

三、提高太陽能發電效率的措施

（一）利用新型電池原料

提高太陽能發電效率，最重要的環節就是提高光電轉化率，為了達到這個目標，需要不斷嘗試新型電池原料。現有的太陽能電池原料以硅為主要組成部分，但是科學家研究發現，有一種叫做氮化銦這種半導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化，成本比較低而且發電量更為穩定高效。現有的實驗指出，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）理順生產工藝

太陽能電池的生產過程中，電池的生產對于最后光電轉化率會產生重大影響。而電池原料的生產工藝很大程度上影響電池轉換率的高低。這就要求生產工廠對于電池原料的處理需要更加仔細，磨邊，合成，電阻率大小等因素進行檢測。在實際生產工藝中，制絨是原料生產的第一步，需要去除原料表面的損傷面，主要方法采用化學方法進行堿腐蝕，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造，減少反射，提高光電轉化。后續生產工藝包括擴散制結、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反射膜、絲網印刷、快速燒結、外圍設備維護。只有按照上述標準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

太陽能電池發電量不僅取決于原料的提升以及生產工藝的優化，更重要的是在根源上提升太陽能的輸出功率，只有當輸出功率增加，才可以從根本上提升轉化效率。目前國際上通用的做法是通過光跟蹤技術提高太陽輻射的覆蓋面，提高轉化率。光跟蹤技術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，驅動裝置調整到與太陽垂直的角度。

四、提高太陽能發電效率的反思

（一）全鏈條光電產業尚未形成

近年來，國家加大發展太陽能產業力度，頒布許多扶持政策，不斷將太陽能產業推向進步。許多公司發現其中的商機也紛紛投入其中，但是因為產業初始時期，許多規范尚未制定，造成了太陽能電池原料出廠品質良莠不齊，后續維修工作無法跟進等問題，這就需要國家加強對于太陽能光電行業的管理。同時，因為我國的太陽能標準與美國、歐洲等西方國家未接軌，導致太陽能產品出口受到影響，無法形成全球效應。由于西方的技術壁壘，許多環節需要中國自主研發，這一定程度上也影響了太陽能產業的擴張^[1]。

（二）太陽能電池技術亟待突破

從歷史的發展看來，太陽能發電技術是從上世紀五十年代開始，至今不過五六十年的時間，很多科學技術還未發展成熟，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，對于太陽能發電轉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展，但是還未完全到達取代硅原料的工藝。這就對于太陽能產業未來的發展帶來了更大，更深遠的課題，但是我們應當相信隨著人類科學技術的進步，太陽能電池將會與時俱進，取得更好的發展^[2]。

五、結束語

隨著人類的進一步發展，石化燃料的枯竭不可逆轉，在這個歷史轉折的時刻，加強對于清潔能源的投入至關重要。我國的政策對于太陽能發展有所傾斜，更是從國家層面支持太陽能產業的發展。在未來，太陽能發電技術會更加成熟，給予人類發展更大的動力。綜上所述，只有進一步利用科學技術提高太陽能的轉換率，才可以更快提高太陽能發電效率^?[3]。

參考文獻

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

[2] 王煥林. ?太陽能發電原理與應用[J]. 環境與生活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（保定）