太陽能光伏技術與工程應用

1.太陽能資源特點
　　1.1儲量的“無限性”
　　太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽每秒鐘放射的能量大約是1.6x 10²³kW，其中到達地球的能量高達8x10²³kW，相當于6x10⁹t標準煤。按此計算，一年內到達地球表面的太陽能總量折合標準煤共約1. 892 x10²³千億t，是目前世界主要能源探明儲量的一萬倍閉。太陽的壽命至少尚有40億年，相對于人類歷史來說，太陽可源源不斷供給地球的時間可以說是無限的。相對于常規能源的有限性，太陽能具有儲量的“無限比”，取之不盡，用之不竭。這就決定了開發利用太陽能將是人類解決常規能源匾乏、枯竭的最有效途徑。

　　1.2存在的普遍性
　　雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能輻射的不均勻，但相對于其他能源來說，太陽能對于地球上絕大多數地區具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規能源缺乏的國家和地區解決能源問題提供了美好前景。

　　1.3利用的清潔性
　　太陽能像風能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發利用時幾乎不產生任何污染，加之其儲量的無限性，是人類理想的替代能源。

　　1.4利用的經濟性
　　可以從兩個方面看太陽能利用的經濟性。一是太陽能取之不盡,用之不竭，而且在接收太陽能時不征收任何“稅”，可以隨地取用;二是在目前的技術發展水平下，有些太陽能利用已具經濟性。隨著科技的發展以及人類開發利用太陽能的技術突破，太陽能利用的經濟性將會更明顯。如果說20世紀是石油世紀的話，那么21世紀則是可再生能源的世紀，太陽能的世紀。

　　2.二十一世紀世紀太陽能利用發展趨勢
　　近30年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。包括太陽能在內的可再生能源在下世紀將會以前所未有的速度發展，逐步成為人類的基礎能源之一。據預測，到下世紀中葉，可在生能源在世界能源結構中將占到50%以上。

　　22002年全世界并沒有因為美國太陽能行業的收縮而放慢發展速度，相反象日本、歐洲等國家卻是加快發展的一年;中國太陽電池項目在這一年一下子增加了許多，如上海航天科技、武漢、深圳等，中國太陽能產業的生產能力也在這一年得到了發展壯大。

　　以現有的基礎來看，單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽電池仍是我國目前產業化發展的主要產品。在過去的100年間，人們對各種太陽能利用方式進行了廣泛的探索，逐步明確了發展方向，初步得到一些利用。70年代以后，世界各國加大了對太陽能研究開發的投人，太陽能熱水、太陽能建筑、太陽能光伏發電等利用項目發展速度加快，規模逐漸擴大。但從總體而言，目前太陽能利用的規模還不大，技術尚不完善，商品化程度較低，需要繼續努力。21世紀是人類大規模利用太陽能的世紀.這是不以任何人的意志為轉移的歷史發展必然結果。

　　3.太陽能電池發電原理與特性
　　3.1太陽能電池發電原理
　　太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。光生伏特效應簡稱為光伏效應，指光照使不均勻半導體或半導體與金屬組合的不同部位之間產生電位差的現象.能產生光伏效應的材料有許多種，如:單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同，現已晶體硅為例描述光發電過程。P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅，形成P一N結。如下圖所示。

　　3.3太陽光強度與波長的關系
　　太陽能熱利用時一般與波長關系不大，但作為太陽能電池，屬于量子領域的能量變換技術，即光子的獲能就與波長有很大關系。例如，太陽能電池是由硅材料(或其它材料)制成，受光后產生的能量與電子的最小振動值有關，即決定于振動值的波長大小。過分大的波長將不能進行能量交換;太短的波長只能轉換為熱能，因此太陽能的光伏變換與波長之間存在一個感度特性，我們稱之為光感度特性。不同材料有不同的感度特性，例如，單晶硅太陽能電池就優于多晶硅，但要取得理想光感度特性是不太容易的。有關資料顯示，紫外線所占比例只有8%，但波長短，電子振動值高，產生能量大;而紅外線占全部能量的46%，可轉化熱能，故又稱熱線。

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