太阳能光伏发电材料发展现状及前景展望

何恒礼

摘 要：当前，能源比较紧缺，随着科技的不断发展，绿色能源发展演变成了全球所关注的一大热点。太阳能是现阶段可以开发的最主要的绿色能源，受到了社会各界的高度重视，太阳能光伏发电也得到了更多的关注。本文简要分析了太阳能光伏发电含义及其作用，探讨了太阳能光伏发电材料发展的实际情况，展望了太阳能光伏发电材料发展的前景，希望以此促进太阳能光伏发电产业可持续发展。

关键词：太阳能光伏；发电材料；发展现状；前景展望

人们开采的绿色能源最主要的就是太阳能能源，这种能源有着可再生的优势，并且太阳能光伏发电已经给中国电能产业发展作出了很大的贡献。资源能源匮乏是全球所面临的重大问题之一，全球各个国家均在运用现代科学技术大力利用太阳能。以太阳能光伏发电材料的现实情况而言，中国的光伏发电还有很多的不足之处，本研究就太阳能光伏发电材料现状进行了分析论述，并展望了太阳能光伏发电材料前景。

1 太阳能光伏发电含义及重要作用

1.1含义

太阳能光伏发电实际上就是通过太阳光能转变为电能供人类使用。太阳能光伏发电是一种非常先进的可再生能源技术，其已经逐步融入社会发展中，同时获得很好的效果。光伏发电就是采用半导体界面光生伏特效应把太阳光能转变成电能。在整个设备里面，太阳能电池是最主要的元件，把很多电池串联在一起进行封装保护且匹配一个功率控制器就可以构成整个发电装置。其最大的优点就是能够在无电的基础上提供电源和并网发电等。

1.2含义重要作用

太阳能光伏发电对我国的发展可以起到相当重要的作用，中国是一个地大物博的国家，拥有非常丰富的资源，这并不意味着能够毫无节制地开采以及使用。现阶段，能源匮乏是国家面临的一大问题，同时，国家发展又无法脱离能源。特别是对中国而言，能源耗损量非常大，需要主动且积极探究出一些可再生能源，才能使国家健康稳定地发展。在现代化社会中，中国依旧是以煤炭为主要原料进行电能生产的，其根本原因就是技能水平受限且不具备专业的优秀人才，又受到环境和地理因素影响，依赖可再生能源生产电能无法充分满足人类各方面使用需求。近期，中国经济高速增长，为充分满足各个行业或者领域发展的需求，煤炭资源减少，加速了能源危机。根据相关数据调查发现，太阳能辐射至地面的能量达到了80万kV，如此一来就给人类开发使用太阳光能提供了极大的可能性，光伏发电仅仅需要0.1%就能够在每一年生产出5.6Xl09 MWh。因而，采用太阳能光伏发电会成为中国电力领域未来发展的趋势。

太阳能光伏发电能够保护环境。大部分城市均会遭到各种恶劣天气影响，比如大风天或者沙尘暴等，这些恶劣的天气会威胁到人类身体健康，影响人们正常工作与生活，同时还会导致环境污染问题。可以有效处理的国家与企业少之又少，所以，应当增加对其的关注力度，解决环境污染问题。生产电能的时候，会出现二氧化碳和别的有毒气体，假设这些气体排放在空气里面，就会影响到生态环境，继而产生温室效应。而伴随太阳能光伏发电的出现，采用太阳能光伏发电既能够缓解环境污染问题，还可以合理使用资源，确保生态环境平衡。

2 太陽能光伏发电材料发展现况分析

太阳能光伏发电材料分为无机与有机光伏发电材料，这两种材料之间存在着一些差别，并且各自也有着不同的优势和作用。此次就对这两种太阳能光伏发电材料的发展现况进行了着重阐述和分析。

2.1无机光伏发电材料

工业生产以及人们生活中最常采用的光伏发电材料就是单晶硅。单晶硅光伏电池生产和加工技术均可以充分满足大规模生产运用，使用单晶硅微纳结构可改进其光电转换转型，有很多研究人员系统探索了硅微纳结构提升光电转化率对单晶硅发电材料。还有一些人将单晶硅片表层作为衬底使用金属辅助催化无电刻蚀方式，制作出大规模的硅纳米线阵列。相关结果表明，硅微纳结构有着非常好的陷光效应。假设纳米线长度是1.6 μm，则具备非常好的光电性能。采用单晶硅材料生产的太阳能光伏器件有着很好的光电转化功能、运行可靠且使用年限长等优点。可是纯度较高的单晶硅对生产设备有很高的要求，且生产加工技术非常复杂，这就造成了单晶硅电池成本高，且无法进行大面积采用。为了充分满足太阳能光伏需求量以及减少单晶硅光伏电池费用，科学家研发出了多晶硅光伏电池。这种材料的太阳能电池光电转化率达到了23.5%的突破。和单晶硅材料比较，多晶硅材料太阳能电池晶界与晶粒趋向等原因造成了电池使用年限缩短。非晶硅薄膜电池具备弱光效应，同时具备很高的吸光系数，所以非晶硅薄膜发电量光电转化率比相同量的多晶硅电池高。可是，在现实运用的过程中，这种材料的光伏电池运行不稳定，且光致减弱，严重阻碍了非晶硅材料大面积运用。

2.2有机光伏发电材料

有机光伏发电材料有两种：有机小分子光伏材料和C60材料。有机小分子类型的光伏材料重量较轻且费用较低、稳定性高且制备便捷，可是这种材料的迁移率不高。提升该种材料的转化率是探索与分析的重点。研究人员设计且制备了结构是D-π-A-π-D的有机小分子太阳能光伏材料，涵盖了把苯并噻二唑为吸电子单元BT系列。以及以dfBTA为吸电子单元BTAO与BTAH系列，这些均是将TPA当成供电子单元的。而π键是由CN，T，E，S所组成，即氰基乙烯基、碳碳三键、双键、单键，得到了很高的光电转化率。其次，C60材料结构让其具备了14 nm电子扩散距离，这种电学特性让电荷传输更加便捷，并且还能提升电荷收集率。因此和别的有机光伏材料相比，这种材料的电荷引出效率是很高的。和硅系以及无机化合物材料比较，聚合物太阳能电池由于其重量轻且工艺设备尤其简单、费用低等优势，被科学研究人员以及工业生产所注意到。近期，富勒烯类聚合物电池光电转换率达到了10%的突破，特别是PCBM为代表的富勒烯类电子材料。一部分研究人士采用溶剂挥发方式制备了各种纳米线，探索结果显示，在太阳光照情况下，这部分C60衍生物纳米材料有着非常好的转化率，稳定性以及延展性均很好。

3 太阳能光伏发电前景展望

太阳能光伏发电和以往的发电系统比较而言，有着更加明显的优势，比如，太阳能光伏发电的安全性很高；对于空气与环境的污染非常小；能源材料丰富；所使用的资源不会受到任何地区的限制和影响等。这些都说明太阳能光伏发电有着良好的应用前景。

太阳能光伏发电材料发展同样是太阳能光伏发电事业的发展，光伏发电材料是一种不可缺少的生产基础，假设可以得到一定的突破有效提升生产力。新一代太阳能光伏发电材料不但可以节省生产成本，还可以提升转化率，非常适合使用在现代太阳能光伏发电产业中。比如，石墨烯太阳能光伏发电材料，其特有的单原子结构有非常好的导电功能，柔韧性好且有很高的热导率，是具备良好发展的新型太阳能光伏发电材料。再比如，钙钛矿太阳能光伏发电材料，这种材料不但具备非常好的吸光性能与高效的电荷传输效率，与此同时还可以经过不一样的结构提高其光电转换率。钙钛矿光伏发电材料因为自身将近50%的光电转化率引起了很多学术界人士以及生产厂家们的注意，这种材料涵盖了钙钛矿吸光与电子传输、空穴传输3种类型的材料。以往使用的均是带硅的材料与薄硅材料，因为材料本身具有一定的局限性，生产力较低，而新型光伏发电材料产量可以得到大大提升。不但能够提升产量，同时还可以有效降低环境污染，减少材料浪费，促进太阳能光伏产业发展。

太阳能光伏发电技术的发展可以带动生产力发展，持续促进光伏发电材料优化升级，光伏发电发展能力也会逐步提升。太阳能光伏发电系统同样在持续构建的过程中，中国的光伏发电产量大部分远销海外，对中国本身的造诣很小。因为我们还没有掌握到光伏发电的关键技术，因而在生产上很被动。所以，要发展为太阳能光伏发电大国，进而给国家发展带来好处，就需要做到这些：（1）持续研究新技术，脱离外国关键技术的控制；（2）增大国内消费市场，必须要有国家的大力扶持；（3）构建完整的太阳能光网体系，给中国太阳能光伏发电创造良好的生产条件；（4）优化设备，减少环境污染。

4 结语

由于现代化信息科学技术的不断发展，科学技术水平得到了大幅度的提升，对太阳能绿色能源的开采给予了一定的技术支撑。中国是太阳能光伏发电的国家之一，必须要做好太阳能光伏发电产业，给予大力支持。就如今中国太阳能发电情况而言，倘若能够持续研究和发展太阳能光伏发电产业，则中国的太阳能资源利用就不会演变成一个问题，并且太阳能光伏发电产业发展前景也将一片光明。

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