【正文】 綠色光源等。 常見的 幾種太陽能電池的轉換效率見表 2。 自 太陽能電池問世以來，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。 但相對于太陽能電池技術來講，要比 控制器、逆變器及照明負載等其它單元的技術及生產(chǎn)水平要成熟得多， 而且目前系統(tǒng)的轉換率只有 17%左右。該方案有較強的適應性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價來調(diào)整自身的發(fā)電策略 ， 但是其造 價和運行成本較上述兩種方案 要 高。如光伏系統(tǒng)的優(yōu)點是維護少，缺點是電能輸出依賴于天氣 ,不穩(wěn)定。但并網(wǎng)光伏系統(tǒng)作為 一種分散式發(fā)電系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的集中供電系統(tǒng)的電網(wǎng)會產(chǎn)生一些不良的影響，如諧波污染、孤島效應等。因為逆變器效率的問題，會有部分的能量損失。由于直接將電能輸入到電網(wǎng)，免除了蓄電池的配置，降低了系統(tǒng)的成本；且省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，充分利用太陽能電池板所發(fā)的電力，減少了能量的損耗。 只因其蓄電池的體積偏大和維護困難而限制了使用范圍。在國內(nèi)外應用已有若干年。但要求應用場所周圍沒有遮擋物，確保每一單體必須是接收陽光良好。 例如太陽能路燈、庭院燈等。 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分 為三類 :獨立系統(tǒng) 、 并網(wǎng)系統(tǒng)及混合系 統(tǒng)。 (4) 逆變器 在光伏供電系統(tǒng)中，如用戶終端為交流負載，則須使用逆變器設備，將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電轉化為負載需要的交流電。它必須包含蓄電池過充、過放、負載過流和防反充等保護電路。目前光伏系統(tǒng)常用的是鉛酸蓄電池，對于較高要求的系統(tǒng)，通常采用深放電閥控式密封鉛酸蓄電池、深放電吸液式鉛酸蓄電池等。目前太陽能電池板使用壽命為 20～ 25 年。它是太陽能光伏系統(tǒng)的核心部件， 直接將太陽光能轉換成電能。其中，太陽能電池板、蓄電池為電源系統(tǒng)控制器，逆變器為控制保護系統(tǒng)。這樣太陽的光能就直接變成可以被利用的電能。其發(fā)電原理是“光生伏打效應”，即當太陽光照射到太陽電池上時，電池吸收光能，產(chǎn)生光生電子 —— 空穴對，在電池內(nèi)建電場作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端分別出現(xiàn)正負電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏打效應”。 光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理 太陽能光伏發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置。 三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達國家已經(jīng)大面積推廣實施。 目前，光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面： 一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中繼電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源 。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電， 光伏發(fā)電系統(tǒng)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，所以，光伏發(fā)電設備極為可靠 、 穩(wěn)定壽命 長、安裝維護簡便。 專家預測，若光伏電池與城市和農(nóng)村的建筑相結合，實行光伏并網(wǎng)發(fā)電，不但達到綠色環(huán)保的目的，而且會逐步改變我國傳統(tǒng)能源結構，對克服我國能源緊張、改善生態(tài)環(huán)境及人體健康具有重大意義。太陽電池組件不僅可以作為能源設備，還可作為屋面和墻面材料，既供電節(jié)能，有節(jié)省了建材，國外已有非常好的案例。 而且，對于城市和鄉(xiāng)村的亮化工程也起到促進作用。 尤其是近年來，由于世界能源的日趨緊張和光伏技術的不斷發(fā)展，廉價的非晶硅太陽電池的生產(chǎn)技術已經(jīng)成熟。太陽能較豐富的區(qū)域占國土面積的三分之二以上，年輻射量超過 60 萬焦耳 /平方厘米， 每年地表吸收的太陽能大約相當于 萬億噸標準煤的能量；我國風能資源總量約為 712 億千瓦，陸地可開發(fā)風能資源儲量大于海上，年發(fā)電量可達 萬億千瓦時；當前可利用生物質資源約 億噸，主要是農(nóng)業(yè)有機廢棄物；可開發(fā)的水能資源總量非常豐富，約為 6 億千瓦左右，全國水能技術可開發(fā)量，至少也在 5 億千瓦以上，年可提供電量 萬億千瓦時。 對于中國來說，自上世紀 80 年代，風電、太陽能、現(xiàn)代生物質能等技術應用和產(chǎn)業(yè)在政府的支持下穩(wěn)步發(fā)展，小水電、太陽能熱水器、小風電等一些 可再生能源 技術和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走在世界的前 列?，F(xiàn)已提出用微波束、激光束等各種方案。早在 1980 年美國宇航局和能源部就提出在空間建設太陽能發(fā)電站設想，準備在同步軌道上放一個長 10 公里、寬 5 公里的大平板，上面布滿太陽電池，這樣便可提供 500 萬千瓦電力。 因此這一方案是有可能實現(xiàn)的。據(jù)測算，到 2021 年 、 2050 年、 2100年，即使全用太陽能發(fā)電供給全球能源，占地也不過為 、 萬平方公里、 萬平方公里。 而且，世界各國對太陽能發(fā)電的發(fā)展都有自己的計劃，一 個 是日本提出的創(chuàng)世紀計劃。預計到 2030 年，可再生能源 7 在總能源結構中將占到 30％ 以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到 10％ 以上；到 2040 年，可再生能源將占總能耗的 50％ 以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的 20％ 以上；到 21 世紀末，可再生能源在能源結構中將占到 80％ 以上，太陽能發(fā)電將占到 60％ 以上。到 2050 年前后，非水能可再生能源的戰(zhàn)略定位是主導能源之一，可以滿足 億到 億噸標煤的能源需求，占全國能源需求的 17%到 34%；含水能則 可以提供 億到 億噸標煤，占全國能源需求的26%到 43%。同樣在我國，隨著我國能源需求日益增加，使我國的能源需求形勢越來越緊張，如何解決能源危機成了國家亟需解決的重點。 從全球 可再生能源 投資情況來看，雖然 2021 年金融危機的爆發(fā)影響了世界經(jīng)濟的發(fā)展，但是在新能源領 域的投資并沒有減少。 太陽能發(fā)展前景展望 太陽能是大家公認的清潔能源，用之不盡，取之不竭，除非太陽走到生命的盡頭。煤炭和石油仍然是主要的能源，然后才是可再生能源的多元化發(fā)展，目前讓光伏發(fā)電作為主 力能源還不成熟。商業(yè)化晶體硅 太陽能電池 的效率也從 3 年前的 13％ 14％ 提高到 16％ 17％ 。 2021 年的產(chǎn)量繼續(xù)提高，達到了 200 萬千瓦。其中太陽能光伏發(fā)電、太陽能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽能電池組件及系統(tǒng)控制部件的產(chǎn)業(yè)化成為可再生能源和新能源高技術產(chǎn)業(yè)化專項支持的重點領域之一。國家鼓勵和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。 表 1 按照應用領域市場劃分的預測（ %） 應用領域 2021 2021 2021 2020 2050 農(nóng)村電氣化 40 55 60 10 5 通信和工業(yè) 50 20 10 15 8 太陽能商品和其它 10 20 10 15 8 并網(wǎng)發(fā)電 － 5 20 60 80 合計 100 100 100 100 100 2021 年 2 月 28 日，第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過《中華人民共和國可再生能源法》， 該法 于 2021 年 1 月 1 日起正式實施。 我國目前尚有約 30000 個村莊， 700 萬戶， 3000 萬農(nóng)村人員 還沒有用上電，60%的有電縣嚴重缺電，光伏市場潛力巨大。目前我國電池組件成本約 30 元 /瓦，平均售價 42 元 /瓦，成本和售價都高于國外產(chǎn)品。 （ 3）專用原材料國產(chǎn)化經(jīng)過“八五”攻關取得一定成果，但性能有待進一步改進，部分材料仍采用進口品。 （ 2）技術水平較低。 近 20 年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已初具規(guī)模，但在總體水平上我國同國外相 比還有很大差距， 主要 表現(xiàn)為： （ 1）生產(chǎn)規(guī)模小。第二次光伏產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展在 2021 年以后，主要是受到國際大環(huán)境的影響、國際項目 /政府項目的啟動和市場的拉動；例如： 2021 年由國家 發(fā) 改委負責實施的“光明工程”送電到鄉(xiāng)和即將實施的送電到村工程均采用了太陽能光伏發(fā)電技術。 我國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景 我國于 1958 年開始研究光伏電池， 1972 年首次成功地將光伏電池用于地面，1979 年開始生產(chǎn)單晶硅太陽能電池。除此之外，太陽能光電企業(yè)在 2021 年間的貸款融資金額增長了近 100 億美元，使得該產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大。 近幾年國際上光伏發(fā)電快速發(fā)展， 2021 年全球太陽能新裝容量達 2826MW，其中德國約占 47%，西班牙約占 23%， 日本約占 8%，美國約占 8%。 其他各國 光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 另外，瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發(fā)展計劃，并投巨資進行技術開發(fā)和加速工業(yè)化進程。該報告預測：到 2025 年，美國電力來源的 10%將由太陽能電力提供，或者說有255000MW 的太陽能電力安裝產(chǎn)能。隨著太陽能發(fā)電成本的下降，煤炭、天然氣和核電成本的上漲。美國計劃到 2021 年安裝 10003000MW 太陽能電池。 1980 年，又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃 。 2021 年還專門安排 30 億日元的補助金，專項鼓勵太陽能蓄電池的技術開發(fā)。政府的全力支持，使日本的太陽光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)很快躍居世界領先地位。1997 年到 2021 年間，日本的太陽能普及率始終保持著 90%的增長率。日本是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家，在不到 10 年的時間里超過了美 國， 2021年世界 10 大太陽電池生產(chǎn)廠，日本就有 4 家，分別是夏普、京都陶瓷、三洋和三菱。日本是一個自然資源極其匱乏的經(jīng)濟大國，太陽能利用設施的家庭普及率幾乎是 100%。 日本 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 90 年代初以來，日本在太陽能光伏發(fā)電方面取得了巨大的成功，通過推行可再生能源配額法和實行強補貼等政策，日本已經(jīng)成為世界光伏發(fā)電的先導。 全球四分之一的太陽能電池產(chǎn)自德國，五年來德國所占全球市場份額始終保持在 10%。 2021 年，業(yè)內(nèi)企業(yè)營業(yè)額達 37 億歐元，從業(yè)公司約 5000 家，從業(yè)人數(shù)包括研發(fā)和服務達 42021 人。 2021 年，德國共裝配 10 萬臺新的太陽能發(fā)電設備，合計容量 3000 萬千瓦，首次超過日本，居世界第一位。政府或電網(wǎng)公司收購資金由社會公攤：把太陽能或者風能發(fā)的電與水電、火電、核電等在電網(wǎng)上進行平攤，平均的結果，是居民的消費電價略有上漲，但上漲的幅度不高，平均每戶每月只多花一個歐元。每個家庭安裝太陽能發(fā)電設備后賣電的錢，不僅能回收成本，還能產(chǎn)生利潤。上個世紀 90 年代，德國推出了“十萬屋頂計劃”。從 20 世紀中后期開始，光伏技術得到不斷的完善，成本不斷降低，形成了不斷 3 發(fā)展的光伏技術產(chǎn)業(yè)，成為 21 世紀世界能源舞臺上的主要成員之一。在 1972 年到 1976 年之間研制出了各種空間用的光伏電池并以不同的商標出現(xiàn)。 從 1961 年到 1971 年，硅光伏電池技術沒有取得重大進展。以后人們 即 把能夠產(chǎn)生光生伏打效應的器件稱為“光伏器件”。 1873 年英國科學家 Wilough B. Smith 就 已經(jīng) 觀察到了對光敏感的硒材料，并推斷出在光的照射下 ， 硒導電能力的增加正比于光通量。 光 伏發(fā)電歷史 對光伏發(fā)電技術的研究始于 100 多年前。 20 世紀 80 年代以來，即使是在世界經(jīng)濟處于衰退和低谷的時期，光伏發(fā)電技術產(chǎn)業(yè)一直保持以 10%～ 15%的遞增速度。它具有巨大的經(jīng)濟、政治和社會效益，同時又含有豐富的學術研究價值和基礎理論問題 [4]。而 在國外技術研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是 光伏 建筑 (照明 )一體化 技術。 目前 在廣大的無電力網(wǎng)地區(qū)，該裝置可以方便地 為 用戶 實現(xiàn) 照明及生活供電，一些發(fā)達國家還可與區(qū)域電網(wǎng) 并網(wǎng)實現(xiàn)互補。 因為太陽電池的主要原料 —— 硅 的儲量十分豐富，而且隨著太陽電池研究的快速進程和轉換效率的不斷提高以及與其相關之系統(tǒng)技術的進展，發(fā)電成本己經(jīng)呈現(xiàn)快速下降趨勢。 太陽能光伏發(fā)電是利用電池組件將太陽能 直接轉變?yōu)殡娔艿难b置。而 太陽能光伏發(fā)電具有：（ 1） 無污染：絕對零排放—— 無任何物質及聲，光，電，磁，機械噪音等“排放”；（ 2）可再生資源無限，可直接輸出高品位電能 , 具有理想的可持續(xù)發(fā)展屬性； （ 3）資源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地區(qū)之間有豐富與欠豐富之別；（ 4）機動靈活：發(fā)電系統(tǒng)可按需要以模塊方式集成，可大可小，擴容方便；（ 5）通用性，可存儲性：電能可以方便的通過輸電線路傳輸，使用和存儲；（ 6）分布式電力系統(tǒng)：將提高整個能源系統(tǒng)的安全性和可靠性；（ 7）資源，發(fā)電，用電同一區(qū)域：可望大幅度節(jié)省遠程輸變電設備的投資費用；（ 8）光伏建筑集成：節(jié)省發(fā)電基地使用的土地面積和費用等優(yōu)點。一座 1000MW 的太陽能熱電站需要投資 2025 億美元，平均 1kW 的投資為 20212500 美元。 基本類 型有三種，分別是 槽式線聚焦系 統(tǒng) 、 塔式系統(tǒng)和蝶式系統(tǒng) 。 太陽能發(fā)電方式有太陽能熱發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電 。從能源供應的諸多因素考慮，太陽能無疑是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想的綠色能源。它向全世界能源工作者提出了嚴峻的命題和挑戰(zhàn) [2]。如果不加控制，溫室效應將融化兩極的冰山，這可能使海平面上升幾米，四分之一 的人類生活空間將由此受到極大威脅。 此外，大量使用化石燃料已經(jīng)為人類生存環(huán)境帶來了嚴重的后果。 這些化石能源經(jīng)過人類數(shù)千年，特別是近百年 來 的消費， 已經(jīng)日漸枯竭 。s green energy is realizes the construction green illumination, the implementation country green lighting engineering important measure.