光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生-文庫(kù)吧
2024-11-16 02:39 本頁(yè)面
【正文】 9 致謝 10 參考文獻(xiàn) 11 3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)電池和光伏發(fā)電的進(jìn)展與前景 摘要： 太陽(yáng)能發(fā)電是利用電池組件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽(yáng)能電池組件(Solar cells)是利用半導(dǎo)體材料的 電子 學(xué)特性實(shí)現(xiàn) PV 轉(zhuǎn)換的固體裝置，在廣大的無(wú)電力網(wǎng)地區(qū)，該裝置可以方便地實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)照明及生活供電，一些發(fā)達(dá)國(guó)家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。 關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能 , 發(fā)電 , 綠色 , 照明一體化 1 引言 開(kāi)發(fā)新能源和可再生清潔能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的五項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域之一。充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能是世界各國(guó)政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策，其中陽(yáng)光發(fā)電則最受矚目。太陽(yáng)光發(fā)電遠(yuǎn)期將大規(guī)模應(yīng)用，近期可解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域的需要。到 2030 年光伏發(fā)電在 世界總發(fā)電量中將占到 5 一 20％。太陽(yáng)電池發(fā)電獨(dú)具許多優(yōu)點(diǎn)，如安全可靠，無(wú)噪聲，無(wú)污染，能量隨處可得，不受地域限制，無(wú)需消耗燃料，無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，故障率低，維護(hù)簡(jiǎn)便，可以無(wú)人值守，建設(shè)周期短，規(guī)模大小隨意，無(wú)需架設(shè)輸電線(xiàn)路，可以方便地與建筑物相結(jié)合等。這些優(yōu)點(diǎn)都是常規(guī)發(fā)電和其它發(fā)電方式所不及的。 2 國(guó)際太陽(yáng)電池和光伏發(fā)電的進(jìn)展 近幾年國(guó)際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，美國(guó)、歐洲及日本制定了龐大的光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃， 1997 年美國(guó)和歐洲相繼宣布 “ 百萬(wàn)屋頂光伏計(jì)劃 ” ，日本 1997 年補(bǔ)貼 “ 屋頂光伏計(jì)劃 ” 的經(jīng)費(fèi)為 9200 萬(wàn)美元。美國(guó)計(jì)劃到 2021 年安裝 1000～ 3000MW 太陽(yáng)電池，日本的目標(biāo)是 7600Mw。印度計(jì)劃 1998 一 2021 年太陽(yáng)電池總產(chǎn)量為 150MW，其中 2021年為 50MW。國(guó)際光伏市場(chǎng)開(kāi)始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向井網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已由補(bǔ)充能源向替代能源過(guò)渡。表：和表 2 列出了近年來(lái)世界太陽(yáng)電池組件的生產(chǎn)和發(fā)貨量以及主要國(guó)家所占的比例。 表 1 世界太陽(yáng)電池組件發(fā)貨量（ Mw） 4 國(guó)際上許多發(fā)達(dá)國(guó)家的政府都重視光伏技術(shù)的研究與發(fā)展，其 1996 年的經(jīng)費(fèi)分配情況見(jiàn)表 3。實(shí)驗(yàn)室各種太陽(yáng)電池的最高效率列于表 4，但這種高效電池往往是采用高成本的精密工藝來(lái)達(dá)到的，未必能簡(jiǎn)單地推廣應(yīng)用到生產(chǎn)上。 國(guó)際上目前很難確定那一種太陽(yáng)電池是最佳選擇。雖然目前晶體硅電他銷(xiāo)量最大，但大家公認(rèn)今后薄膜電池最具有潛力；另外，不同電他的特性各不相同，在光伏市場(chǎng)中各有其不同的應(yīng)用領(lǐng)域，例如非晶硅電池主要應(yīng)用在商用電子方面，多晶硅電池主要用于光伏屋頂，單晶硅電池主要在高功率應(yīng)用上。 最近幾年國(guó)際上對(duì)多晶硅薄膜電他的研究較活躍，但采用哪種工藝方案較佳，尚難斷定。近幾年有機(jī)納米太陽(yáng)電他的效率有較大提高，受到一定的關(guān)注。在鍺片上用 MOCVD 法制作砷化鑄空間太陽(yáng)電池取得進(jìn)展。 美國(guó)國(guó)家光伏發(fā)電計(jì)劃的總目標(biāo)是使其在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)中具有明顯的作用。 1997 年光伏計(jì)劃指標(biāo)是： 2021 年光伏發(fā)電的電費(fèi)（井網(wǎng)）達(dá)到 12 一 m 美分／ kWh，光伏發(fā)電系統(tǒng)價(jià)格為 3 一 7 美元／ w，組件效率為 10 一 20％。 光伏產(chǎn)品在國(guó)際上的四個(gè)主要市場(chǎng)：消費(fèi)性產(chǎn)品（ 14％）；離開(kāi)電網(wǎng)的居民供電系統(tǒng)（ 35％）；離開(kāi)電網(wǎng)的工業(yè)供電系統(tǒng)（ 33％），井網(wǎng)光伏系統(tǒng)（ 18％）。 發(fā)達(dá)國(guó)家近幾年來(lái)主要開(kāi)拓的市場(chǎng)是屋頂式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。其原因是發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)分布已很密集，井網(wǎng)發(fā)電不用蓄電池，電網(wǎng)峰值用電的電費(fèi)高，陽(yáng)光好的地區(qū)采用光伏發(fā)電的電價(jià)已接近商品電價(jià)（估計(jì)在 2021 年到 2021 年進(jìn)入成本合算期），人們預(yù)測(cè) 10 年后屋頂井網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將大規(guī)模推廣應(yīng)用。 5 井網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用始于 80 年代初，美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利都為此作出了努力，當(dāng)時(shí)建造的都是較大型的光伏井網(wǎng)電站，規(guī)模從 100kw 到 IMW 不等，而且都是政府投資建設(shè)的試驗(yàn)性電站。但試驗(yàn) 結(jié)果并不十分理想，由于當(dāng)時(shí)太陽(yáng)電池很貴，很難讓電力公司接受。 自 90 年代以來(lái)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家重新掀起了發(fā)展井網(wǎng)光伏系統(tǒng)的高潮，這次的努力不是建造大型井網(wǎng)光伏電站，而是發(fā)展屋頂光伏井網(wǎng)系統(tǒng)，屋頂井網(wǎng)光伏系統(tǒng)充分利用了陽(yáng)光的分散性特點(diǎn)，將太陽(yáng)電池安裝在現(xiàn)成的屋頂上，其靈活性和經(jīng)濟(jì)性都大大優(yōu)于大型并網(wǎng)光伏電站，受到了各國(guó)的重視。 1993 年，德國(guó)首先開(kāi)始實(shí)施由政府投資支持，被電力公司認(rèn)可的 1000 屋頂計(jì)劃，繼而擴(kuò)展為 2021 屋頂計(jì)劃，現(xiàn)在實(shí)際建成的屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)超過(guò) 5000。這些屋頂井網(wǎng)系統(tǒng)均 不帶蓄電池，屬于不可派送的發(fā)電系統(tǒng)，電力公司對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出的電予以收購(gòu)，大大刺激了這一領(lǐng)域的商業(yè)性發(fā)展和技術(shù)上的完善。德國(guó)政府于1999 年：月開(kāi)始實(shí)施 10 萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂（每戶(hù)約 3kW 一 5kW）計(jì)劃，今后幾年內(nèi)需要300MW 一 500MW 太陽(yáng)電池。 1999 年先推廣 6000 套，共 18Mw，政府給用戶(hù) 37． 5％的補(bǔ)助及 10 年的無(wú)息貨款。由此可以看出德國(guó)政府在推廣光伏屋頂系統(tǒng)上的決心。 日本在光伏發(fā)電與建筑結(jié)合方面已經(jīng)有十幾年的努力，尤其在 199
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