太陽能光伏技術應用與產業發展

馬熠程 徐雨萱

摘 要：近年來，隨著石油、煤炭等不可再生能源的日益枯竭，太陽能光伏產業作為新能源領域的重要組成部分，在各國產業政策的積極支持下發展迅速。本文主要通過分析論述世界上太陽能光伏技術的原理、應用及優勢，并結合陜西省太陽能光伏產業的發展實際，對陜西省太陽能光伏產業發展進行了深入分析，根據其在陜西省優勢及風險提出相應的發展對策。

關鍵詞：太陽能光伏；技術應用；發展對策

1 太陽能光伏技術概述

光伏發電：是根據光生伏特效應原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。其基本原理就是“光伏效應”。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。

不論是獨立使用還是并網發電，光伏發電系統主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件。光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置[1]。

2太陽能光伏技術的基礎應用

2.1微粒收集路燈

以光伏發電為供電源收集空氣中細顆粒物的路燈裝置，屬于環境保護應用技術領域。太陽能電池在陽光的照射下產生電流，電流經導電線輸入光伏控制器調整，接著輸入儲能電池儲存；需要進行收集顆粒物作業時，儲能電池輸出的電流經配電裝置輸入吸附控制裝置，吸附控制裝置向氣泵和電流控制裝置供電；氣泵開始工作，外部空氣被吸進靜電吸附裝置，同時，電流控制器將輸入的電流按設定的要求變壓后輸往靜電吸附裝置，進入靜電吸附裝置的空氣在電離室被電離，使空氣中的顆粒物荷電，在靜電吸附裝置中形成的電場力及氣流的作用下，荷電顆粒物趨向吸附室，因放電而吸附在吸附室中的吸附極上，凈化后的空氣隨氣流經路燈桿上的出氣口排出[2]。

2.2光伏發電與建筑一體化

保定電谷錦江國際酒店是一座利用太陽能可以并網發電的1.5MWBIPV五星級酒店。承擔單位：保定源盛投資發展有限公司項目。技術依托單位：英利綠色能源控股有限公司[3]。

在電谷錦江國際酒店的裙樓南立面2-4層、雨棚、東南角圓形構筑物的外圍及頂部、平臺、大堂透明天窗的頂棚；主樓南立面5-24層、西立面6-17層、東立面24層的幕墻及裙樓雨棚為光電幕墻。尤其是主樓南立面5-24層采用的是呼吸式太陽能玻璃幕墻（太陽能電池片的溫度高于25攝氏度時，電池組件的功率會下降，特別在幕墻底部和頂部設置了大量的百葉窗，通過空氣對流為幕墻降溫，這就是“呼吸式太陽能玻璃幕墻”）。整個立面體現出了線路板的設計理念，不銹鋼板代表著線路板上的電氣元件，太陽能玻璃組件代表導體，導體將元件連接起來就把線路板的理念體現得淋漓盡致，與“中國電谷”相呼應。采用不同的結構方式實現了太陽能全玻組件與建筑一體。所有位置安裝的光伏發電組件，都有先進的數據采集系統，記錄并顯示太陽能發電系統即時發電量、總發電量及太陽能輻照度，風速等天氣參數。

3太陽能光伏技術優勢

無論從世界還是從中國來看，常規能源都是很有限的，中國的一次能源儲量遠遠低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10%。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和免維護性、資源的充足性及潛在的經濟性等優點，在長期的能源戰略中具有重要地位。

4 陜西太陽能光伏產業的發展思考

4.1優勢分析

陜西省發展太陽能光伏產業的優勢集中體現在傳統能源、優質礦產資源、裝備制造能力等方面。

1）傳統能源：陜西省擁有豐富的電力資源，能夠充分的為多晶硅材料的生產等大生產企業的用電需求提供保障。

2）優質礦產資源：陜西省是中國的礦產資源大省，已查明的礦產資源儲量達93種，約占全國總量的三分之一。陜北蘊藏優質鹽、煤、石油、天然氣等礦產；關中有煤、鉬、金、非金屬建材、地熱等礦產；陜南有貴金屬、有色金屬、黑色金屬及各類非金屬礦產。太陽能光伏產業發展所需的相關金屬、化工等原料都能在陜西省找到相應的配給。其中，在硅礦資源方面，陜西省商洛、漢中、安康的硅礦儲量超過3億噸。

3）裝備制造能力：陜西省是我國裝備制造、化工、冶金等領域的重要產業基地，在專用電子設備制造領域具有技術優勢。西安理工大學在上個世紀60年代就已經制造出我國首臺單晶硅拉制爐。而陜西電子信息集團西北機器有限公司作為我國最早的半導體設備專業廠，因其擁有多年微電子工藝設備和半導體材料加工設備的研制經驗，近年來也加大了光伏相關設備的開發生產力度。

4.2風險分析

技術風險主要是指技術本身存在的缺陷或者是被更加先進的技術所替代，可以從技術的成熟度、技術的可替代性、技術的生命周期、技術的適用性和技術的保密性等方面來進行風險分析。而太陽能光伏產業鏈主要包括硅材料的提純、晶體硅片制造、太陽能電池組件制造、光伏電站建設等環節[4]。國內發展太陽能光伏產業的技術風險主要在于產業鏈的上游，我國還未完全掌握多晶硅的核心生產技術，嚴重依賴進口，這給我國太陽能光伏產業的長遠發展埋下了嚴重的安全隱患[4]。

4.3政策對策

加強與高校的產學研合作，加大科研投入力度。建議由陜西省或教育部牽頭，積極引導太陽能光伏產業的相關企業與省內具有雄厚學科實力的高校進行產學研合作，由國家、企業和高校共同提供科研經費，以市場為導向，以高校人才資源為依托，并通過積極引進國外先進技術吸收消化并進行創新，重點攻克太陽能光伏產業的薄膜電池技術、高純度多晶硅提純技術等技術難題[5]。

參考文獻

[1]孟強.太陽能光伏發電技術現轉及產業發展[J].安徽科技，2010（1）：17-18.

[2]肖斌，范小苗，鄭嵐.陜西省太陽能資源的開發利用[J].西北水電，2011（5）：89-98.

[3]張雪松.太陽能光電板在建筑一體化中的應用[J].建筑，2005（2）.

[4]許立國.太陽能光伏發電存在的問題及促進措施[J] .低碳世界，2013（12）：15-16.3

[5]沈輝，舒碧芬，聞立時.我國太陽能光伏產業的發展機遇與戰略對策[J].電池，2005（12）：430-432.

（作者單位：1.西北工業大學附屬中學；

2.西北大學附屬中學）