太阳能发电技术的应用与发展

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1、太阳能发电技术的应用与发展太阳能发电技术的应用与发展BenjaminKroposki，RobertMargolis，DanTon       摘要：随着全球能源需求的不断增长，能源、环境和气候变暖等问题日益突出。倡导低碳经济运行，提高资源利用率，加大利用可再生能源力度，进一步减少化石能源消耗，保护生态环境，共同推进人类社会和谐可持续发展，已成为全社会的共识和责任。文章介绍了太阳能光发电与太阳能热发电的基本方式和发电技术，阐述了随着能源市场份额的不断增长，需要重点关注和解决独立运行与并网运行的安全、可靠及系统兼容问题，并指出将太阳能发电与智能

2、电网、大容量热储存系统进行整合，是今后太阳能发电的方向。       关键词：太阳能光伏发电；太阳能热力发电；热储存系统；智能电网       中图分类号：TM615文献标识码：Bl引言       太阳能在现代能源系统中所占比重虽然很小，但其能量规模非常巨大。地球1h内从太阳获得的能量要比全球人口1年所消耗的能量还多。此外，太阳能光伏发电产业也在迅速发展，并且保持着比过去10年高4O的年增长率。自1998年至2007年底．光伏电池片及其组件的生产能力已从155MW上升到了3733Mw。而过去10年中，太阳能市场又尤以分布式光伏发电的容量和

3、规模在迅速发展。正是太阳能光伏发电产业的迅猛发展，不断降低生产成本、不断创新制造技术、不断深化工艺改革，以及太阳能光伏发电、分布式太阳能光伏发电技术的日趋成熟和产业规模化步人良性循环，才使得太阳能发电技术步入当今能源市场，进而发挥重要作用，成为满足人类能源需求的首选绿色能源。2太阳能应用技术2.1发电方式及太阳辐射       太阳能发电一般分为太阳能光发电和太阳能热发电两种基本方式，虽然这两种发电方式都是利用太阳能发电，但各自的发电方式却不同。通常，太阳能光发电也称太阳能光伏发电，它是利用太阳能电池的光生伏特效应，直接将太阳能转换成电能。

4、而太阳能热发电通常则称集中式太阳能发电，它是利用反射镜通过集热器，将吸收的太阳辐射能转换成电能。       虽然光伏发电和集中式太阳能发电都是利用太阳能发电，但两者对太阳辐射热能的利用迥然不同。而地球表面对太阳辐射的接受方式又分为直接太阳辐射和散射太阳辐射。       直接太阳辐射是指直接从太阳垂直照射到太阳能装置平面的太阳辐射。这种形式，通常适用于集中式太阳能发电和高效太阳能光伏发电系统。散射太阳辐射是指太阳光穿过单薄的云层，或者折射到其它质点，或者折射到物质表面，晟终到达地表。由此可知，全球太阳辐射总量，是指直接太阳辐射和间接太阳辐

5、射的总和。       在太阳能发电系统中，太阳光的反射和聚焦，尤其是高效的光能、热能转换技术，是整个发电过程的关键。就美国西南部接受太阳辐射的形式而言，其直接太阳辐射更为集中。因而，美国西南部的沙漠有“太阳能之沙特阿拉伯”之称。2.2太阳能光发电技术       太阳能光发电包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。而光伏发电是当今太阳光发电的主流，拥有多种电池组件和形式，其中包括：晶体硅片电池、薄膜电池、高效多结电池、第三代太阳能电池以及光伏发电系统平衡的组件。       (1)晶体硅片电池       晶体硅片电池被称为第一

6、代太阳能电池。纯硅含有极少量的诸如硼和磷之类的元素。这些元素分别形成空穴型半导体和电子型半导体，而这两种半导体一旦接触将会产生内置电场。正是因为这种电场的存在，半导体装置就会释放出大量电子，电子通过晶体硅片电池将光能转换成电能。在实验室里测出单晶硅太阳能电池的最高转换效率为23%，而规模生产的单晶硅太阳能电池转换效率只有15%。       (2)薄膜型太阳电池       第二代太阳能电池是继晶体硅片电池之后发展起来的薄膜型太阳电池，主要有硅基薄膜型太阳电池、化合物半导体薄膜型太阳电池、染料敏化TiO。太阳电池等，若按衬底分，其又分为硬衬

7、底和柔性衬底两大类薄膜型太阳电池。       与晶体硅片电池相比，薄膜型太阳电池的特点在于它所采用的半导体层更薄。晶体硅片电池的半导体层厚度为17O～200m，而薄膜型太阳电池的半导体层厚度为2～3m。       此外，随着薄膜光伏技术的快速发展，也呈现多样化的特点，除微晶体硅薄膜技术处于发展中外，其他如碲化镉电池(CdTe)、铜铟镓锡(CIGs)电池等技术也在逐步发展起来，并且开始步入商业化。       (3)高效多结电池       第二代太阳电池的另一种类型是高效多结电池，其主要采用《元素周期表》中第三价和第五价元素的化合物。这

8、种多结电池的结构为：从底至上，分别为锗、磷化铟、砷化镓三层结构。高效多结电池的这种结构，可使光电转换率达到40。但因第三价和第五价元素的材料生产成本居高不下，所以高效多结电池的应