【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 施玉川．太陽能基礎(chǔ)與技術(shù)．西安交通大學(xué)．1999年[2] 李錦堂．20世紀(jì)太陽能科技發(fā)展的回顧與展望．太陽能學(xué)報1999特刊[3] 劉恩科等．半導(dǎo)體物理學(xué)．國防工業(yè)出版．2006年[4] 趙富鑫等．太陽電池及其應(yīng)用．國防工業(yè)出版社．1985年[5] 楊新年．武漢太陽能開發(fā)與應(yīng)用．武漢出版社．2007。太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中達(dá)到10%以上；2040年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到本世紀(jì)末可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占到80%以上，太陽能發(fā)電占到60%以上，顯示出最重要的戰(zhàn)略地位。美國的馬奇蒂博士對世界一次能源替代趨勢的研究結(jié)果表明，太陽能將在21世紀(jì)初進(jìn)入一個快速發(fā)展階段，并在2050年左右達(dá)到30%的比例，21世紀(jì)中葉至末葉太陽能將取代核能居第一位。據(jù)權(quán)威專家估計，如果實施強化可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略，到本世紀(jì)中葉，可再生能源將占世界電力市場的3/5，燃料市場的2/5。對太陽能熱利用生產(chǎn)企業(yè)銷售其自行生產(chǎn)的太陽能產(chǎn)品，相應(yīng)的增值稅實行全免或全收后退回國家收取的部分；所得稅全免或全收后返回國家和省收取部分。要加大大型商場、機關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、賓館等公共建筑節(jié)能技術(shù)推廣普及力度，特別是技術(shù)成熟、方案多樣的太陽能熱水工程，要在政策、資金等方面實行傾斜，加快普及步伐。公共建筑大型商場、高檔旅館酒店、機關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等大型公共建筑，是中國耗能的大“老虎”，制冷、供暖、供熱水是公共建筑能耗的主體。農(nóng)村推廣在農(nóng)村推廣太陽能既經(jīng)濟實用，投入產(chǎn)出比又高，既可解決農(nóng)村生活生產(chǎn)能源問題，又能減輕農(nóng)村日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。目前，槽式建造費用已降低到3011美元/kw，發(fā)電成本降低到12美分/kw??h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它發(fā)電方式。太陽能光熱高溫發(fā)電中國地域遼闊，以太陽能為重點的可再生能源具有雄厚的資源基礎(chǔ)。太陽能與建筑一體化中國能源消耗總量居世界第二，其中建筑能耗約占全國總能耗的30％左右，加之中國建筑能耗又比發(fā)達(dá)國家高2－3倍，大力推廣太陽能與建筑一體化顯得特別重要、緊迫。為迎接這次大會的召開，在各級黨委、政府的大力支持下，皇明集團投入了大量的人力、物力，建造中國太陽谷，并且規(guī)模不斷擴大、標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，決心把其打造成全球最為壯觀的太陽谷。（3）到2060年后可再生能源替代常規(guī)能源90％以上，太陽能替代常規(guī)能源達(dá)到50％?！傲衽d規(guī)劃”中指出：三大目標(biāo)大幅度的提高以太陽能光熱為重點的可再生能源三個階段的發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)：（1）到2020年可再生能源替代常規(guī)能源25％，其中太陽能替代常規(guī)能源達(dá)到12％。中國多年來堅持的外需拉動經(jīng)濟戰(zhàn)略正面臨前所未有的沖擊，這既沖擊中國當(dāng)期的經(jīng)濟形勢，又給中國在這種環(huán)境下如何尋求刺激經(jīng)濟增長的經(jīng)濟增長點提出了挑戰(zhàn)。④提高產(chǎn)品質(zhì)量太陽能干燥是在相對密閉的裝置內(nèi)進(jìn)行，可以使物料避免風(fēng)沙、灰塵、蒼蠅、蟲蟻等的污染，也不會天氣反復(fù)變化而變質(zhì)。②保護自然環(huán)境太陽能干燥是使用清潔能源，對保護自然環(huán)境十分有利，而且可以避免因常規(guī)能源干燥消耗燃料而給環(huán)境造成的嚴(yán)重污染。圖4．5　太陽能干燥的原理（2）太陽能干燥的優(yōu)點太陽能干燥與常規(guī)干燥相比較，以及太陽能干燥與露天自然干燥相比較，都具有許多優(yōu)點。太陽能干燥通常采用空氣作為干燥介質(zhì)。進(jìn)入九十年代，太陽能干燥主要朝技術(shù)開發(fā)和實際應(yīng)用方向發(fā)展，全國太陽能干燥裝置總采光面積約為15000m2，主要應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品的加工，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了干燥周期，減少了能耗，取得了有較好的經(jīng)濟和社會效益。20世紀(jì)70年代以來，世界各國開始重視能源問題，開展了太陽能熱利用研究，其中也包括了太陽能干燥的研究。直到現(xiàn)在，可算是被動式的太陽能干燥應(yīng)用。自從人類學(xué)會狩獵、耕種、養(yǎng)殖以來，就學(xué)會了利用太陽能把食品、農(nóng)副產(chǎn)品干燥加工，保存起來。上海地產(chǎn)將在近2年內(nèi)推行建筑節(jié)能材料，其中上項主要指標(biāo)就是在太陽能應(yīng)用方面做出努力，使建筑節(jié)能成為城市現(xiàn)代化建設(shè)新的經(jīng)濟增長點。圖4．4　各國光伏建筑一體化范例太陽能與建筑一體化是未來住宅的發(fā)展方向，太陽能能源建筑系統(tǒng)是綠色能源和新型建筑理念兩大革命的交匯點，發(fā)達(dá)國家對此都予以了充分重視。%，日本政府計劃2010年總計安裝4820兆瓦。德國“十萬太陽屋頂計劃”　：德國1997年開始實施“十萬太陽屋頂計劃”　，至2004年，德國實施“購電法”完成了十萬個太陽能屋頂?shù)陌惭b計劃。國際能源組織（IEA）于1991年和1997年相繼兩次啟動建筑光伏集成計劃，計劃的實施對建筑光伏集成起了重要的開拓和推動作用，許多國家相繼制定了本國的屋頂計劃，使得建筑光伏集成技術(shù)如旭日東升，蓬勃發(fā)展。直接將太陽能電池板安裝在建筑物的屋頂、墻體、實體窗戶等部位，是國外利用太陽能的主要方式。建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要占用土地，省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，省支輸電費用，光伏陣列可以代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費用。全行業(yè)年總產(chǎn)值近150億元，從業(yè)人員20萬人以上，是全球最在的太陽能熱水器使用國和生產(chǎn)國。1－水箱；2－支架；3－集熱器圖4．1　平板式太陽能熱水器1－水箱；2－支架；3－管子；4－底托；5－反射板圖4．2　全玻璃真空熱水器1－水箱；2－支架；3－熱管真空管圖4．3　熱管真空管熱水器據(jù)有關(guān)資料顯示，我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)年生產(chǎn)量由340萬平方米增長到1400萬平方米，總保有量由1500萬m2增長到6000萬m2，以年均25%－30%的高速成長，已成為全球可再生能源領(lǐng)域發(fā)展最快、規(guī)模最大、市場化程度最高的行業(yè)。隨著我國全玻璃真空管和超導(dǎo)熱管等關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，居世界領(lǐng)先水平的太陽能熱水器取得了前所未有的高速發(fā)展，其設(shè)市場發(fā)展?jié)搰踩找婢薮蟆H上，太陽能熱水器產(chǎn)品經(jīng)歷了悶曬式、平板式、全玻璃真空管式的發(fā)展階段，目前其產(chǎn)品的發(fā)展方向仍注重提高集熱器的效率，如將透明隔熱材料應(yīng)用于集熱器的蓋板與吸熱間的隔層，以減少熱量損失；聚酯薄膜的透明蜂窩已在德國和以色列批量生產(chǎn)。主要由集熱器、儲熱水箱、循環(huán)水泵、管道、支架、控制系統(tǒng)及相關(guān)附件組成。第4章　太陽能的應(yīng)用4．1　太陽能熱水器太陽能熱水器是太陽能熱利用的主要產(chǎn)品之一。為了出售電力顯然就需要準(zhǔn)確的計量裝置。它是為計量各發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量而設(shè)置的，當(dāng)太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的輸出并入公共電網(wǎng)系統(tǒng)時更顯出其重要性。但是、作為一般保護裝置．需要在與公共電網(wǎng)之間安裝電流斷路器，保護繼電器或利用電網(wǎng)的電力操縱的開關(guān)(當(dāng)電網(wǎng)斷路，開關(guān)即斷開)等。這意味著防止在維護公共電網(wǎng)發(fā)生危險，從多數(shù)太陽電池發(fā)電系統(tǒng)反饋于輸電線上不規(guī)律的電力，將給管理上造成相當(dāng)大的麻煩。這有兩點含意：一是根據(jù)在公共電網(wǎng)上產(chǎn)生的一些電涌現(xiàn)象，要設(shè)置保護太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的裝置，例如：用于雷產(chǎn)生的浪涌電流的保護或者因輸電線的故障而產(chǎn)生的浪涌的保護。如果高次諧波成分疊加在公共電網(wǎng)上，由于感應(yīng)會在電話線路上產(chǎn)生雜音，或因使用這種電力．發(fā)生負(fù)載機器不能正常工作等問題。但是，最大的問題是去除逆變器輸出所含有的高次諧波成分。用于太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的連接裝置應(yīng)具有以下功能：1)具備從系統(tǒng)逆變器中輸出的電力應(yīng)與公共電網(wǎng)的輸出電力的質(zhì)量相匹配。 (5)連接裝置 為了把太陽電池發(fā)電系統(tǒng)連接在各種負(fù)載或者公共交流電網(wǎng)上，就需要通過適當(dāng)?shù)倪B接裝置連接逆變器的輸出端。一些部門為此研制出了許多產(chǎn)品如：太陽能直流燈、黑白直流電視機、直流彩電和直流水泵等等。圖3．12　“無儲能”型太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成 (4)負(fù)載 籠統(tǒng)地講就是用電器。1％以內(nèi)，波形畸變率＜3%－5%，效率＞80%，噪聲＜60dB，壽命10以上，并且要體積小、重量輕等這些條件。用于該目的的逆變器一般應(yīng)滿足：電壓精度177。在交流負(fù)載中蓄電池組與負(fù)載之間須配備逆變器。主要由電子元器件、儀表、開關(guān)等組成。其構(gòu)成如圖3．12所示。需要指出的是，在一定條件下也可采用“無儲能(蓄電池)”太陽電池發(fā)電系統(tǒng)。在這種情況下、如果不采用適當(dāng)?shù)膬δ苷{(diào)節(jié)裝置，就不能期望很好地發(fā)揮太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的效率。這些電力需求與太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性幾乎不一致。同時它的另一重要作用是使系統(tǒng)的輸出特性吻合于負(fù)載特性曲線，即電力需求的變動特性。但在太陽能供水系統(tǒng)中，儲能裝置多利用儲水罐。太陽電池方陣的投資費用相當(dāng)高，一般情況下，可占系統(tǒng)總成本費用的40％左右。且太陽電池方陣規(guī)模(容量或標(biāo)稱功率)愈大匹配損失也愈大。方陣的功能是將捕獲到的太陽輻射的光能直接轉(zhuǎn)換成直流電能輸出。(1)太陽電池方陣 它是由若干太陽電池組件根據(jù)不同要求按照串聯(lián)并聯(lián)方式組合構(gòu)成的，它還包括了支架接線盒等。它們主要有太陽電池方陣、儲能裝置、調(diào)控裝置和負(fù)載等，如圖3．11所示。表3．2　按外圍設(shè)備分類主要用途蓄電池DC－AC變換裝置連接公共交流網(wǎng)直流水泵灌溉系統(tǒng)XXX無線電中繼站、燈塔、路燈等○X或○X交流水泵灌溉系統(tǒng)等X○X村莊、島嶼用電源系統(tǒng)等○○X住宅應(yīng)用的發(fā)電系統(tǒng)等X或○X或○X或○考慮獨立運轉(zhuǎn)的發(fā)電系統(tǒng)等○X或○X或○注：○表示需要圖3．10　發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成實例3．4．2　系統(tǒng)構(gòu)成 太陽電池發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了許多的方面，根據(jù)使用的對象不同，其系統(tǒng)構(gòu)成也不同；但作為一個利用太陽光發(fā)電的太陽電池發(fā)電系統(tǒng)，有一些元部件還是必不可少的。其各自構(gòu)成與特點如圖3．9和表3．1所示。我國截止目前的應(yīng)用水平處于中小規(guī)模程度，以分散的小規(guī)模方式為主。3)中規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)：太陽電池方陣的峰值功率約在數(shù)10kWp至數(shù)100kWp，范圍內(nèi)，主要用于學(xué)校、醫(yī)院等。它們是以集中的發(fā)電方式供電的。2)大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)。（2）按發(fā)電容量分類 它是按照太陽能發(fā)電系統(tǒng)中太陽電池組件總的額定功率(或稱峰值功率)來劃分的：1)小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)。在美國，其水平面上的日總輻射中，直射光占據(jù)的比例大，相對較多的開發(fā)了聚光式或平板型跟蹤式；在日本，散射光占據(jù)的比例大，跟蹤方式的優(yōu)點不明顯，大多選用平板固定式采光方式；我國緯度跨度較大，直射與散射光的比例各不相同，僅從此點考慮較難確定采用哪種采光方式為宜，但考慮到聚光式或跟蹤方式成本投入會加大、可靠性要降低、增加維護要求、用戶素質(zhì)要求較對稍高等諸多因素，認(rèn)為一般還是選用方陣固定式采光為宜。聚光式采光無論是采用透鏡式還是采用反光鏡式，目的都是使太陽電池在聚焦的高能量密度的太陽光下工作。下面介紹它們的分類： (1〕按采光方式分類 它是指太陽電池方陣(或電池板組）獲取陽光的方式。太空應(yīng)用主要作為人造衛(wèi)星的電源，使用已數(shù)十年相當(dāng)成功，本段所述暫不考慮太空應(yīng)用領(lǐng)域，重點是僅對地面應(yīng)用而論。太陽電池發(fā)電系統(tǒng)或稱太陽能光伏發(fā)電動力系統(tǒng)。圖3．5　平板式電池組件圖3．6　玻璃殼式電池組件圖3．7　底盒式電池組件圖3．8　全密封式電池組件3．4　太陽電池發(fā)電系統(tǒng)太陽光伏發(fā)電作為動力使用．因其電特性輸出與常規(guī)電力差異較大且除供給常規(guī)電負(fù)載外，有時還供給適合自身特點的一系列部件。 (4)全密封組件 見圖3．8。 (2)較璃殼體式組件 見圖3．6。 (1)平板式組件 見圖3．5。因此要求組件所使用的材料、零件及結(jié)構(gòu)，在使用壽命上互相一致，避免因一處損壞而使整個組件失效；3)有足夠的機械強度，能經(jīng)受在運輸，安裝和使用過程中發(fā)生的沖擊、振動及其他應(yīng)力；4)組合引起的電性能損失小；5)組合成本低。對太陽電池組件的要求可以歸納以下幾點：1)有一定的標(biāo)稱工作電壓和一定的標(biāo)稱輸出功率；2)工作壽命長。峰值功率超過2W。單體電池的尺寸受到硅材料尺寸的限制，輸出功率很小。(3)單體硅太陽電池的最佳工作電壓約0．42－0．43V，遠(yuǎn)不能滿足一般用電設(shè)備的電壓要求。大氣中的水份和腐蝕性氣體緩慢地銹蝕電極，逐漸使電極脫落，使電池壽命終止。使用時若不加保護則極易破碎。其理由：(1)單體電池是由硅單晶或多晶材料制成，薄而脆，不能經(jīng)受較大力的撞擊。1．構(gòu)造組件單體太陽電池不能直接做電源使用。這樣的單元結(jié)構(gòu)稱作太陽電池組件。一般為達(dá)到適合電源設(shè)計的電壓、電流持性，總是預(yù)先將若干單體電池串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)聯(lián)接起來，以達(dá)到要求。在生產(chǎn)中主要測試電池電性能的指標(biāo)是：電池的伏－安特性曲線，從它可以得知電池的短路電流、開路電壓、最大輸出功率、串聯(lián)電阻