太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應用綜述

李 進

中電科電子裝備集團有限公司

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應用綜述

李 進

中電科電子裝備集團有限公司

太陽輻射到地球表面上的能量能夠達到17萬億千瓦，是當前世界一年能源消耗量的3.5萬倍。未來，太陽能光伏發(fā)電將處于能源消費的重要位置上。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電池是十分重要的元件，串聯(lián)后是吸納封裝保護，進而主城太陽電池組件，并結(jié)合功率控制器形成光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的污染比較少，沒有噪聲，并且隨著太陽能產(chǎn)業(yè)化以及技術(shù)發(fā)展，其性價比以及效率也會不斷提升，同時被廣泛的應用到社會生活生產(chǎn)的各個領域，光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用對于促進我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展有著積極的作用。

太陽能；光伏發(fā)電技術(shù)；應用

科技的發(fā)展大量的使用自然資源，現(xiàn)在的自然資源已經(jīng)面臨專業(yè)枯竭的狀態(tài)，這是經(jīng)濟發(fā)展的消極影響，現(xiàn)在的很多學者都對太陽能資源進行了研究，將太陽能資源應用到經(jīng)濟發(fā)展中，利用太陽能光伏技術(shù)發(fā)電，這種技術(shù)能夠清潔環(huán)境，對可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展有著重要的影響。從光伏發(fā)電入手對太陽能資源的使用進行研究，為相關(guān)的研究提供借鑒。

1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

太陽能能量密度低，收集成本高，所以這一特點決定了降低光伏發(fā)電成本的最主要方式，就是提高組件轉(zhuǎn)換效率。正因為如此，光伏制造技術(shù)發(fā)展的核心就是提高光電轉(zhuǎn)換效率。中國光伏行業(yè)制造水平、應用水平、標準及測試等方面均整體大幅提升，在組件產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率提升方面促進作用更是明顯。目前，我國光伏設備行業(yè)已經(jīng)全面進入拼質(zhì)量、拼效率的時代。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)分析

2.1 光伏陣列的最大功率跟蹤技術(shù)

從目前的實際應用來看，光伏陣列的功率輸出可以與光照強度、周圍環(huán)境和負載條件的密切關(guān)系進行。以圖1為例，可以用兩個曲線來表示光伏陣列的電壓和電流的輸出特性。如果曲線1和曲線2的太陽光是不一樣的，那么它將在軌道上的某一點的光伏陣列將達到一個點。在這個時候，如果太陽輻射的強度改變，輸出特性曲線將被改變，由1上升為2，此時若負載1不變，那么系統(tǒng)將運行到A＇點，與相應的功率最大點存在一定的距離值。為了能夠繼續(xù)觀察最大功率點的運行情況，將負載特性從1變化至2，同樣，太陽輻照度變化從特性2變至特性1，相應的工作點由B點變化至B＇點。在負載2降低至負載1后，可以有效地保證系統(tǒng)在太陽輻照度減小的情況下仍然運行，處于最大的功率點A上。

圖1 MPPT技術(shù)示意圖

2.2 黑硅技術(shù)

黑硅由于具有特殊的表面結(jié)構(gòu)而顯示出無比的吸光優(yōu)越性，它對近紫外－近紅外波段的光(0.25～2.5μm)幾乎全部吸收，這使得黑硅在太陽電池和MEMS光電傳感器等領域具有極好的應用前景并成為研究熱點。常見的黑硅材料有多種表面結(jié)構(gòu)，如柱狀陣列結(jié)構(gòu)、孔狀陣列結(jié)構(gòu)、絮狀結(jié)構(gòu)等，所有的結(jié)構(gòu)都表明只要其陷光能力強，硅片的表面皆可呈現(xiàn)出黑色的形貌，這也是黑硅名字的由來。近兩年黑硅的產(chǎn)能擴充將不如PERC當年迅速。不過，為抵御單晶產(chǎn)品步步進逼，多晶電池片廠商也會開始采用黑硅技術(shù)，以推升電池效率。隨著金剛線切多晶硅片品質(zhì)趨于穩(wěn)定，黑硅產(chǎn)品也將引燃另一波產(chǎn)業(yè)界的熱烈討論。

2.3 MWT組件技術(shù)

MWT(metal Wrap Through 金屬穿透)技術(shù)是在硅片上利用激光穿孔技術(shù)結(jié)合金屬漿料穿透工藝將電池片正面的電極引到背面從而實現(xiàn)降低正面遮光提高電池轉(zhuǎn)換效率的目的。MWT組件不僅輸出功率遠高于常規(guī)產(chǎn)品，而且比常規(guī)產(chǎn)品美觀大方，性能更穩(wěn)定可靠，電池片背面的平面金屬箔還可起到隔絕水汽和增強散熱的作用，在高溫高輻照度區(qū)實際發(fā)電量優(yōu)勢更為明顯。

2.4 HIT太陽電池組件

HIT(Heterojunction with intrinsic Thinlayer)硅太陽能電池，是在晶體硅片上沉積一層非摻雜氫化非晶硅薄膜和一層與晶體硅摻雜種類相反的摻雜氫化非晶硅薄膜。與常規(guī)晶體硅太陽電池組件相比，HIT太陽電池組件的單位面積發(fā)電量更高、高溫時能發(fā)更多的電、制成雙面組件能夠利用反射光，發(fā)電量進一步提升。國內(nèi)的HIT太陽電池組件剛起步，還需要進一步加快發(fā)展步伐。

3 技術(shù)的實際應用

3.1 光伏建筑一體化

“光伏發(fā)電與建筑物集成化”是目前世界上大規(guī)模利用光伏發(fā)電的研發(fā)熱點。光伏與建筑相結(jié)合主要有兩種形式：一種是在建筑物屋頂安裝平板光伏器什，光伏陣列與電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，形成用戶聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。第二種形式是將光伏器件與建筑集成化，在屋頂安裝光伏電池板，用光伏發(fā)電的玻璃幕墻代替普通的玻璃幕墻，由屋頂和墻面的光伏器件直接吸收太陽能，這樣既可以做建材又可以發(fā)電，進一步降低光伏發(fā)電的成本。

3.2 光伏發(fā)電與LED照明的結(jié)合

LED照明，也稱固態(tài)照明。光伏LED照明技術(shù)是將光生伏特效應原理應用在照明上，即利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，再用LED照明裝置將電能轉(zhuǎn)換為光能。光伏發(fā)電技術(shù)能與LED照明完美結(jié)合關(guān)鍵在于兩者同為直流電、電壓低并能互相匹配等特點。兩者結(jié)合不需要變頻器將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，因此大大提高了整個照明系統(tǒng)的效率，同時也可借助于并網(wǎng)技術(shù)或可充放蓄電池，所具有的優(yōu)勢是顯而易見的。

綜上所述，太陽能光伏發(fā)電是一種比較理想的能源，不會對環(huán)境造成污染。我國應積極制定和完善政策法規(guī)，對太陽能光伏發(fā)電的環(huán)保情況進行進一步規(guī)范，實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的可持續(xù)化發(fā)展。當前光伏發(fā)電技術(shù)不斷推進，其應用領域逐漸增多，未來將會在我國的綠色工程推進中產(chǎn)生積極的促進作用。

[1] 毛亮. 我國發(fā)展太陽能光伏發(fā)電的必要性及技術(shù)分析[J]. 科技傳播，2011，20：66-68.

[2] 辛培裕. 太陽能發(fā)電技術(shù)的綜合評價及應用前景研究[D].華北電力大學，2015.