新能源太陽能發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用研究

趙鵬+藥煒

【摘要】：能源短缺是目前我國發(fā)電能源使用中遇到的最大難題，為了滿足社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電的需求，我國一直在研發(fā)適合進(jìn)行發(fā)電的新能源，在經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展下，太陽能開始廣泛應(yīng)用于發(fā)電技術(shù)中。太陽能發(fā)電技術(shù)主要是利用太陽光和太陽熱來進(jìn)行發(fā)電，其在實(shí)際進(jìn)行發(fā)電時(shí)，有著熱發(fā)電技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)的區(qū)別。針對此，本文主要對太陽能發(fā)電技術(shù)的類型進(jìn)行了相關(guān)的分析，并同時(shí)詳細(xì)闡述了太陽能發(fā)電的熱發(fā)電技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)，以及對太陽能發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的簡介。

【關(guān)鍵詞】：新能源；太陽能；發(fā)電技術(shù)；應(yīng)用

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展的同時(shí)給環(huán)境帶來了消極的影響，人們不斷的開采常規(guī)能源，電力是現(xiàn)代社會發(fā)展的必備，經(jīng)過科學(xué)家的不斷研究探索，將太陽能應(yīng)用到光伏發(fā)電中是非常環(huán)保的，符合現(xiàn)在的理念，對于可持續(xù)發(fā)展也是做出了貢獻(xiàn)。本文將對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)以及其應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1、太陽能發(fā)電原理

當(dāng)距太陽電池表面很近的PN結(jié)受到太陽光的照射時(shí)，只要半導(dǎo)體材料的禁帶寬度小于入射光子所攜帶的能量，則在P區(qū)、N區(qū)以及PN結(jié)區(qū)，光子就會被吸收產(chǎn)生電子———空穴對。N區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子在PN結(jié)區(qū)附近由于存在濃度梯度而要進(jìn)行擴(kuò)散，只要它的擴(kuò)散長度大于少數(shù)載流子離PN結(jié)的距離，就會有一定的機(jī)會擴(kuò)散到結(jié)界面處。在PN結(jié)區(qū)即P區(qū)和N區(qū)交界面的兩側(cè)，有一個(gè)空間電荷區(qū)存在，這個(gè)空間電荷區(qū)也稱為耗盡區(qū)。在這個(gè)耗盡區(qū)中，正負(fù)電荷之間會形成一個(gè)內(nèi)建電場，電場的方向由N區(qū)指向P區(qū)。這些擴(kuò)散到PN結(jié)界面處的少數(shù)載流子即空穴由于內(nèi)建電場的作用而被拉向P區(qū)。同樣，如果P區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子即電子在PN結(jié)區(qū)附近擴(kuò)散到PN結(jié)界面處，也會由于內(nèi)建電場的作用而迅速被拉向N區(qū)。PN結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電子———空穴對在PN結(jié)附近累積，使得在P區(qū)上獲得附加的正電荷，在N區(qū)上獲得附加的負(fù)電荷，這樣在PN結(jié)上就產(chǎn)生了一個(gè)電動勢。這一現(xiàn)象便被稱為光生伏特效應(yīng)，也是太陽能能夠能夠轉(zhuǎn)化成電能的原理。

2、新能源太陽能發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用

2.1新形勢下太陽能光伏技術(shù)的類型

光伏發(fā)電技術(shù)本質(zhì)上可以分為兩類：晶體光伏和薄膜光伏。其中晶體光伏又可以細(xì)分為兩大類：單晶電池和多晶電池。單晶電池是從圓柱形單晶硅上切割而來的單晶制成；多晶電池是從熔化及再結(jié)晶硅的晶錠上切割下來的微細(xì)晶片制成。單晶電池的轉(zhuǎn)換率最高，入射光裝換率約為18%，但其復(fù)雜的制造工藝使得產(chǎn)品的價(jià)格略貴；多晶電池的生產(chǎn)成本較低，但是它的轉(zhuǎn)換率較低，入射光轉(zhuǎn)換率約為14%。而薄膜光伏材料是通過將一層超薄光伏材料沉積在基片上制成的，最常用的薄膜光伏材料是用非晶硅制成的，但是也可以使用其它的一些材料。光伏系統(tǒng)也有兩種運(yùn)作模式，其中最為主要的就是并網(wǎng)光伏技術(shù)，國際上90%的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)使用的都是這種技術(shù)，并網(wǎng)光伏技術(shù)是新形勢下的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要的支撐技術(shù)。

2.2高轉(zhuǎn)化效率，低碳環(huán)保

該公司高倍聚光太陽能發(fā)電核心技術(shù)是用菲尼爾透鏡將大面積太陽光匯聚到一個(gè)極小面積的高轉(zhuǎn)化效率太陽能聚光電池上，使光能直接轉(zhuǎn)化為電能。HCPV采用多結(jié)砷化鎵電池，具有寬光譜吸收、高轉(zhuǎn)換效率、良好的溫度特性、低耗能制造過程等優(yōu)點(diǎn)，使它能在高倍聚焦的高溫環(huán)境下仍保持較高的光電轉(zhuǎn)換效率。該公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高倍聚光發(fā)電模組已開始實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，聚光倍數(shù)1000倍，理論轉(zhuǎn)化效率為80%，模組平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)32%以上，約是其他太陽能發(fā)電技術(shù)的二至三倍。

2.3獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

在太陽能發(fā)電的電廠之中，獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)是不會和整個(gè)電場中的公共電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接的，這屬于一種孤立的運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)。所以在建設(shè)的過程中，這種系統(tǒng)也是遠(yuǎn)離整體的公共電網(wǎng)，在郊區(qū)或者野外進(jìn)行移動式手電方法，這也會使用到便攜式的電源，例如：在公共電網(wǎng)比較難以覆蓋到的邊遠(yuǎn)山區(qū)和海邊，都會使用到這一發(fā)電設(shè)備，由于太陽能所具有的發(fā)電特點(diǎn)就是白天發(fā)電，而復(fù)合電的用電一般是全天候的，也就是說夜間也會使用電能。所以在獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，還需要擁有儲存能源的硬件設(shè)施，這也是一個(gè)必不可少的設(shè)備。盡管在整個(gè)供電系統(tǒng)過程中，電能受到氣象環(huán)境的影響因素很大，供電的穩(wěn)定性也比較差，但是針對邊遠(yuǎn)地區(qū)和沒有電的居民來說，這也能夠解決其對電力的需求，合理有效地解決電能短缺的問題。

2.4太陽能水泵

在太陽能水泵運(yùn)行的過程中，并不需要蓄電池來提供動能驅(qū)動其運(yùn)行，一般情況下其運(yùn)行主要依靠太陽能電池板的作用。而在大型的光伏水泵中，為了將太陽能電池板中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，通常會安裝逆變器，從而促進(jìn)水泵工作的順利進(jìn)行。一般來說，太陽能光伏水泵系統(tǒng)在建立的初期使用的資金是十分巨大的，但是在其運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生的費(fèi)用較少，使用壽命較長，因此太陽能水泵的建設(shè)能夠?yàn)槲覈碾娏?yīng)作出巨大的貢獻(xiàn)。

2.5形成系統(tǒng)化的太陽能光伏建筑設(shè)計(jì)體系

太陽能光伏建筑是以建筑作為載體，將光伏系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)發(fā)電體系，光伏電站出現(xiàn)的質(zhì)量問題中，近30%是設(shè)計(jì)問題（包括遮擋、直流線損、光伏整體匹配性等問題），在其設(shè)計(jì)中有必要形成系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)體系，使建筑與光伏發(fā)電系統(tǒng)高效地融為一體，提高太陽能利用率。將場所設(shè)計(jì)條件調(diào)查、太陽光電設(shè)備空間配置設(shè)計(jì)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)安全性與構(gòu)造性設(shè)計(jì)以及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用效益評估等標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

結(jié)語

綜上所述，太陽能是人類開發(fā)的新能源，太陽能光伏發(fā)電具有可再生性和環(huán)保性，與我國提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求一致，也必然是全世界今后研究新能源的主要方向。這個(gè)在改革的初期必然會伴隨有一系列的疑難雜癥，但是我相信隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，我們的事業(yè)會不斷的成熟，理念會不斷的更新，最終促進(jìn)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展。

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