太阳能光伏技术应用及发展

徐浩添 苏鹏

摘 要：近年来，随着石油、煤炭等不可再生能源的日益枯竭，太阳能光伏产业作为新能源领域的重要组成部分，在各国产业政策的积极支持下发展迅速。本文主要通过分析论述世界上太阳能光伏技术的原理、应用及优势，并结合陕西省太阳能光伏产业的发展实际，对陕西省太阳能光伏产业发展进行了深入分析，根据其在陕西省优势及风险提出相应的发展对策。

关键词：太阳能光伏；技术应用；发展对策

一、太阳能光伏技术概述

光伏发电：是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。

不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置[1]。

二、太阳能光伏技术的基础应用

（一）微粒收集路灯

以光伏发电为供电源收集空气中细颗粒物的路灯装置，属于环境保护应用技术领域。太阳能电池在阳光的照射下产生电流，电流经导电线输入光伏控制器调整，接着输入储能电池储存；需要进行收集颗粒物作业时，储能电池输出的电流经配电装置输入吸附控制装置，吸附控制装置向气泵和电流控制装置供电；气泵开始工作，外部空气被吸进静电吸附装置，同时，电流控制器将输入的电流按设定的要求变压后输往静电吸附装置，进入静电吸附装置的空气在电离室被电离，使空气中的颗粒物荷电，在静电吸附装置中形成的电场力及气流的作用下，荷电颗粒物趋向吸附室，因放电而吸附在吸附室中的吸附极上，净化后的空气随气流经路灯杆上的出气口排出[2]。

（二）光伏发电与建筑一体化

保定电谷锦江国际酒店是一座利用太阳能可以并网发电的1.5MWBIPV五星级酒店。承担单位：保定源盛投资发展有限公司项目。技术依托单位：英利绿色能源控股有限公司[3]。

在电谷锦江国际酒店的裙楼南立面2-4层、雨棚、东南角圆形构筑物的外围及顶部、平台、大堂透明天窗的顶棚；主楼南立面5-24层、西立面6-17层、东立面24层的幕墙及裙楼雨棚为光电幕墙。尤其是主楼南立面5-24层采用的是呼吸式太阳能玻璃幕墙（太阳能电池片的温度高于25摄氏度时，电池组件的功率会下降，特别在幕墙底部和顶部设置了大量的百叶窗，通过空气对流为幕墙降温，这就是“呼吸式太阳能玻璃幕墙”）。整个立面体现出了线路板的设计理念，不锈钢板代表着线路板上的电气元件，太阳能玻璃组件代表导体，导体将元件连接起来就把线路板的理念体现得淋漓尽致，与“中国电谷”相呼应。采用不同的结构方式实现了太阳能全玻组件与建筑一体。所有位置安装的光伏发电组件，都有先进的数据采集系统，记录并显示太阳能发电系统即时发电量、总发电量及太阳能辐照度，风速等天气参数。

三、太阳能光伏技术优势

无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%。太陽能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。

四、陕西太阳能光伏产业的发展思考

（一）优势分析

陕西省发展太阳能光伏产业的优势集中体现在传统能源、优质矿产资源、装备制造能力等方面。

1）优质矿产资源：陕西省是中国的矿产资源大省，已查明的矿产资源储量达93种，约占全国总量的三分之一。陕北蕴藏优质盐、煤、石油、天然气等矿产；关中有煤、钼、金、非金属建材、地热等矿产；陕南有贵金属、有色金属、黑色金属及各类非金属矿产。太阳能光伏产业发展所需的相关金属、化工等原料都能在陕西省找到相应的配给。其中，在硅矿资源方面，陕西省商洛、汉中、安康的硅矿储量超过3亿吨。

2）装备制造能力：陕西省是我国装备制造、化工、冶金等领域的重要产业基地，在专用电子设备制造领域具有技术优势。西安理工大学在上个世纪60年代就已经制造出我国首台单晶硅拉制炉。而陕西电子信息集团西北机器有限公司作为我国最早的半导体设备专业厂，因其拥有多年微电子工艺设备和半导体材料加工设备的研制经验，近年来也加大了光伏相关设备的开发生产力度。

（二）风险分析

技术风险主要是指技术本身存在的缺陷或者是被更加先进的技术所替代，可以从技术的成熟度、技术的可替代性、技术的生命周期、技术的适用性和技术的保密性等方面来进行风险分析。而太阳能光伏产业链主要包括硅材料的提纯、晶体硅片制造、太阳能电池组件制造、光伏电站建设等环节[4]。国内发展太阳能光伏产业的技术风险主要在于产业链的上游，我国还未完全掌握多晶硅的核心生产技术，严重依赖进口，这给我国太阳能光伏产业的长远发展埋下了严重的安全隐患[4]。

（三）政策对策

加强与高校的产学研合作，加大科研投入力度。建议由陕西省或教育部牵头，积极引导太阳能光伏产业的相关企业与省内具有雄厚学科实力的高校进行产学研合作，由国家、企业和高校共同提供科研经费，以市场为导向，以高校人才资源为依托，并通过积极引进国外先进技术吸收消化并进行创新，重点攻克太阳能光伏产业的薄膜电池技术、高纯度多晶硅提纯技术等技术难题。

参考文献：

[1]孟强.太阳能光伏发电技术现转及产业发展[J].安徽科技，2010（1）：17-18.

[2]肖斌，范小苗，郑岚.陕西省太阳能资源的开发利用[J].西北水电，2011（5）：89-98.

[3]张雪松.太阳能光电板在建筑一体化中的应用[J].建筑，2005（2）.

[4]许立国.太阳能光伏发电存在的问题及促进措施[J].低碳世界，2013（12）：15-16.3