太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進(jìn)行，所以它適于各家各戶分別進(jìn)行發(fā)電，而且要聯(lián)接到供電網(wǎng)絡(luò)上，使得各個(gè)家庭在電力富裕時(shí)可將其賣(mài)給電力公司，不足時(shí)又可從電力公司買(mǎi)入。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的技術(shù)不難解決，關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的法律保障?，F(xiàn)在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都已制定了相應(yīng)法律，保證進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電的家庭利益，鼓勵(lì)家庭進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電。

日本已于1992年4月實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，已有一些家庭開(kāi)始安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。日本通產(chǎn)省從1994年開(kāi)始以個(gè)人住宅為對(duì)象，實(shí)行對(duì)購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的費(fèi)用補(bǔ)助三分之二的制度。要求第一年有1000戶家庭、2000年時(shí)有7萬(wàn)戶家庭裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。

據(jù)日本有關(guān)部門(mén)估計(jì)日本2100萬(wàn)戶個(gè)人住宅中如果有80%裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，便可滿足全國(guó)總電力需要的14%，如果工廠及辦公樓等單位用房也進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，則太陽(yáng)能發(fā)電將占全國(guó)電力的30%－40%。當(dāng)前阻礙太陽(yáng)能發(fā)電普及的最主要因素是費(fèi)用昂貴。為了滿足一般家庭電力需要的3千瓦發(fā)電系統(tǒng)，需600萬(wàn)至700萬(wàn)日元，還未包括安裝的工錢(qián)。有關(guān)專家認(rèn)為，至少要降到100萬(wàn)到200萬(wàn)日元時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電才能夠真正普及。降低費(fèi)用的關(guān)鍵在于太陽(yáng)電池提高變換效率和降低成本。

不久前，美國(guó)德州儀器公司和SCE公司宣布，它們開(kāi)發(fā)出一種新的太陽(yáng)電池，每一單元是直徑不到1毫米的小珠，它們密密麻麻規(guī)則地分布在柔軟的鋁箔上，就像許多蠶卵緊貼在紙上一樣。在大約50平方厘米的面積上便分布有1，700個(gè)這樣的單元。這種新電池的特點(diǎn)是，雖然變換效率只有8%—10%，但價(jià)格便宜。而且鋁箔底襯柔軟結(jié)實(shí)，可以像布帛一樣隨意折疊且經(jīng)久耐用，掛在向陽(yáng)處便可發(fā)電，非常方便。據(jù)稱，使用這種新太陽(yáng)電池，每瓦發(fā)電能力的設(shè)備只要1.5至2美元，而且每發(fā)一度電的費(fèi)用也可降到14美分左右，完全可以同普通電廠產(chǎn)生的電力相競(jìng)爭(zhēng)。每個(gè)家庭將這種電池掛在向陽(yáng)的屋頂、墻壁上，每年就可獲得一二千度的電力。

太陽(yáng)能的能源是來(lái)自地球外部天體的能源（主要是太陽(yáng)能），是太陽(yáng)中的氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。我們生活所需的煤炭、石油、天然氣等化石燃料都是因?yàn)楦鞣N植物通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來(lái)后，再由埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成。它們實(shí)質(zhì)上是由古代生物固定下來(lái)的太陽(yáng)能。此外，水能、風(fēng)能、波浪能、海流能等也都是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。

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)P-V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)。目前從民用的角度，在國(guó)外技術(shù)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(shù)，而國(guó)內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無(wú)電地區(qū)家庭照明用的小型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽(yáng)能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負(fù)載等組成。其中，太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。

太陽(yáng)能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。

由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用中的太陽(yáng)能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽(yáng)光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開(kāi)路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路，就有"光生電流"流過(guò)，太陽(yáng)能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。

理論研究表明，太陽(yáng)能電池組件的峰值功率Pk，由當(dāng)?shù)氐奶?yáng)平均輻射強(qiáng)度與末端的用電負(fù)荷（需電量）決定。

太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時(shí)間（發(fā)電時(shí)間）的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無(wú)日照時(shí)間決定。

控制器的主要功能是使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近，以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式，使整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障，如電池開(kāi)路或接反時(shí)切斷開(kāi)關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm，又能跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)參數(shù)的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。

逆變器按激勵(lì)方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流

電逆變成交流電。通過(guò)全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過(guò)調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照

明負(fù)載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。

14 發(fā)電系統(tǒng)反充二極管

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防反充二極管又稱阻塞二極管，在太陽(yáng)電池組件中其作用是避免由于太陽(yáng)電池方陣在陰雨和夜晚不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時(shí)，擂電池組通過(guò)太陽(yáng)電池方陣放電。防反充二極管串聯(lián)在太陽(yáng)電池方陣電路中，起單向?qū)ㄗ饔谩Ｒ虼怂仨毐ＷC回路中有最大電流，而且要承受最大反向電壓的沖擊。一般可選用合適的整流二極管作為防反充二極管。一塊板的話可以不用任何二極管，因?yàn)榭刂破鞅緛?lái)就可防反沖。板子串聯(lián)的話，需要安裝旁路二極管，如果是并聯(lián)的話就要裝個(gè)防反沖二極管，防止板子直接沖電。防反充二極管只是保護(hù)作用，不會(huì)影響發(fā)電效果。

在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率ηese由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等組成。但相對(duì)于太陽(yáng)能電池技術(shù)來(lái)講，要比控制器、逆變器及照明負(fù)載等其它單元的技術(shù)及生產(chǎn)水平要成熟得多，而且目前系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率，降低單位功率造價(jià)是太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。太陽(yáng)能電池問(wèn)世以來(lái)，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。目前對(duì)硅電池轉(zhuǎn)換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小反射；運(yùn)用吸雜技術(shù)減小半導(dǎo)體材料的復(fù)合；電池超薄型化；改進(jìn)理論，建立新模型；聚光電池等。幾種太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)室典型電池 商品薄膜電池

各種太陽(yáng)能電池 ηmax(%) 各種太陽(yáng)能電池 η（%)

單晶硅 24.4 多晶硅 16.6

多晶硅 18.6 銅銦鎵硒 18.8

GaAs（單結(jié)） 25.7 碲化鎘 16.0

a-si（單結(jié)） 13 銅銦硒 14.1

充分利用太陽(yáng)能是綠色照明的重要內(nèi)容之一。而真正意義上的綠色照明至少還包括：照明系統(tǒng)的高效率，高穩(wěn)定性，高效節(jié)能的綠色光源等。

目前成功地把太陽(yáng)能組件和建筑構(gòu)件加以整合，如太陽(yáng)能屋面（頂）、墻壁及門(mén)窗等，實(shí)現(xiàn)了"光伏--建筑照明一體化（BIPV)"。1997年6月，美國(guó)宣布了以總統(tǒng)命名的"太陽(yáng)能百萬(wàn)屋頂計(jì)劃"，在2010年以前為100萬(wàn)座住宅實(shí)施太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。日本"新陽(yáng)光計(jì)劃"已在2000年以前將光伏建筑組件裝機(jī)成本降到170～210日元/W，太陽(yáng)能電池年產(chǎn)量達(dá)10MW，電池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德國(guó)僅用一年兩個(gè)月建成了全球首座零排放太陽(yáng)能電池組件廠，完全用可再生能源提供電力，生產(chǎn)中不排放CO2。工廠的南墻面為約10m高的PV陣列玻璃幕墻，包括屋頂PV組件，整個(gè)工廠建筑裝有575m2的太陽(yáng)能電池組件，僅此可為該建筑提供三分之一以上的電能，其墻面和屋頂PV組件造型、色彩、建筑風(fēng)格與建筑物的結(jié)合，與周圍的自然環(huán)境的整合達(dá)到了十分完美的協(xié)調(diào)。該建筑另有約45kW容量，由以自然狀態(tài)的菜子油作燃料的熱電廠提供，經(jīng)設(shè)計(jì)燃燒菜子油時(shí)產(chǎn)生的CO2與油菜生長(zhǎng)所需的CO2基本平衡，是一座真正意義上的零排放工廠。BIPV還注重建筑裝飾藝術(shù)方面的研究，在捷克由德國(guó)WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕墻。印度西孟加拉邦為一無(wú)電島117家村民安裝了12.5kW的BIPV。國(guó)內(nèi)常州天合鋁板幕墻制造有限公司研制成功一種"太陽(yáng)房"，把發(fā)電、節(jié)能、環(huán)保、增值融于一房，成功地把光電技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合起來(lái)，稱為太陽(yáng)能建筑系統(tǒng)（SPBS），SPBS已于2000年9月20日通過(guò)專家論證。近日在上海浦東建成了國(guó)內(nèi)首座太陽(yáng)能--照明一體化的公廁，所有用電由屋頂太陽(yáng)能電池提供。這將有力地推動(dòng)太陽(yáng)能建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化與市場(chǎng)化的進(jìn)程。

綠色照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求低能耗下獲得高的光效輸出，并延長(zhǎng)燈的使用壽命。因此DC-AC逆變器設(shè)計(jì)，應(yīng)獲得合理的燈絲預(yù)熱時(shí)間和激勵(lì)燈管的電壓和電流波形。目前處在研究開(kāi)發(fā)中的太陽(yáng)能照明光源激勵(lì)方式有四種典型電路：①自激推挽振蕩電路，通過(guò)燈絲串聯(lián)啟輝器預(yù)熱啟動(dòng)。該光源系統(tǒng)的主要參數(shù)是：輸入電壓DC=12V，輸出光效>495Lm/支，燈管額定效率9W，有效壽命3200h，連續(xù)開(kāi)啟次數(shù)>1000次。②自激推挽振蕩（簡(jiǎn)單式）電路，該光源系統(tǒng)的主要參數(shù)是：輸入電壓DC=12V，燈管功率9W，輸出光效315Lm/支，連續(xù)啟動(dòng)次數(shù)>1500次。③自激單管振蕩電路，燈絲串聯(lián)繼電器預(yù)熱啟動(dòng)方式。④自激單管振蕩(簡(jiǎn)單式）電路等方式的高效節(jié)能綠色光源。

綠色能源和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題是本世紀(jì)人類面臨的重大課題，開(kāi)發(fā)新能源，對(duì)現(xiàn)有能源的充分合理利用已經(jīng)得到各國(guó)政府的極大重視。太陽(yáng)能發(fā)電作為一種取之不盡，用之不竭的清潔環(huán)保能源將得到前所未有的發(fā)展。隨著太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開(kāi)發(fā)的深化，它的效率、性價(jià)比將得到提高，它在包括BIPV在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域都將得到廣泛的應(yīng)用，也將極大地推動(dòng)中國(guó)"綠色照明工程"的快速發(fā)展。

聚光太陽(yáng)能發(fā)電（Concentrating Solar Power）簡(jiǎn)稱CSP，準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該是“聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電”。

聚光太陽(yáng)能發(fā)電的先行者是美國(guó)的吉爾伯特·科恩，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州建造極具規(guī)模的聚光太陽(yáng)能發(fā)電站，已經(jīng)成功地為拉斯維加斯供應(yīng)22兆瓦的電力能源。

聚光太陽(yáng)能發(fā)電繼風(fēng)能、光電池之后，已經(jīng)開(kāi)始嶄露頭角，有望成為解決能源匱乏、應(yīng)對(duì)氣候變暖的有效技術(shù)手段。

基本原理：聚光太陽(yáng)能發(fā)電使用拋物鏡將光線聚集到充有合成油的吸熱管上，再將加熱到約400攝氏度的合成油輸送到熱交換器里，將熱量通過(guò)此加熱循環(huán)水，將水加熱，產(chǎn)生水蒸氣，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以此來(lái)發(fā)電。

聚光太陽(yáng)能發(fā)電與太陽(yáng)能電池不同，太陽(yáng)能電池使用太陽(yáng)電池板將太陽(yáng)能直接變成電能，可以在陰天操作，CSP一般只能夠在陽(yáng)光充足、天氣晴朗的地方進(jìn)行。

不過(guò)，即使在沒(méi)有太陽(yáng)的夜晚，采用熔融鹽儲(chǔ)存熱量的方法，現(xiàn)在也能解決全天候的供電問(wèn)題了。

國(guó)際能源署（IEA）下屬的SolarPACES、歐洲太陽(yáng)能熱能發(fā)電協(xié)會(huì)（ESTELA）和綠色和平組織的預(yù)測(cè)則較為溫和，認(rèn)為CSP到2030年在全球能源供應(yīng)份額中將占3%-3.6%，到2050年占8%-11.8%，這意味著到2050年CSP裝機(jī)容量將達(dá)到830GW，每年新增41GW。在未來(lái)5-10年內(nèi)累計(jì)年增長(zhǎng)率將達(dá)到17%-27%。

上世紀(jì)60年代，科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽(yáng)電池應(yīng)用于空間技術(shù)——通信衛(wèi)星供電，上世紀(jì)末，在人類不斷自我反省的過(guò)程中，對(duì)于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切，不僅在空間應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如：太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)、光伏水泵（飲水或灌溉）、通信電源、石油輸油管道陰極保護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標(biāo)、高速公路路標(biāo)等。歐美等先進(jìn)國(guó)家，將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽(yáng)電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)。

太陽(yáng)能發(fā)電控制器（光伏控制器和風(fēng)光互補(bǔ)控制器）對(duì)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲(chǔ)存，當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過(guò)充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能放完時(shí)，控制器要控制蓄電池不被過(guò)放電，保護(hù)蓄電池?？刂破鞯男阅懿缓脮r(shí)，對(duì)蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。

蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。

逆變器負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對(duì)落后、偏僻，維護(hù)困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體性能，保證電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，逆變器的高效運(yùn)行也顯得非常重要。

產(chǎn)品包括：A、光伏組件B、風(fēng)機(jī) C、控制器 D、蓄電池組 E、逆變器 F、風(fēng)力/光伏發(fā)電控制與逆變器一體化電源。

可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機(jī)以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。

因?yàn)橹苯訉㈦娔茌斎腚娋W(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負(fù)載的電源，降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載缺電率。同時(shí)，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對(duì)公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。

現(xiàn)在，太陽(yáng)能的利用還不是很普及，利用太陽(yáng)能發(fā)電還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，但是太陽(yáng)能電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應(yīng)用。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。地球軌 道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1369w/㎡。地球赤道的周長(zhǎng)為40000km，從而可計(jì)算出，地球獲得的能量可達(dá)173000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kw/m2，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/㎡，相當(dāng)于有102000TW 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地?zé)崮苜Y源除外），雖然太陽(yáng)能資源總量相當(dāng)于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬(wàn)多倍，但太陽(yáng)能的能量密度低，而且它因地而異，因時(shí)而變，這是開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能面臨的主要問(wèn)題。太陽(yáng)能的這些特點(diǎn)會(huì)使它在整個(gè)綜合能源體系中的作用受到一定的限制?！”M管太陽(yáng)輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量的22億分之一，但已高達(dá)173,000TW，也就是說(shuō)太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來(lái)源于太陽(yáng)；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說(shuō)也是遠(yuǎn)古以來(lái)貯存下來(lái)的太陽(yáng)能，所以廣義的太陽(yáng)能所包括的范圍非常大，狹義的太陽(yáng)能則限于太陽(yáng)輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。

中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)作為信息平臺(tái)，以光伏、光熱及太陽(yáng)能發(fā)電行業(yè)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)要聞、行業(yè)政策、技術(shù)動(dòng)態(tài)、產(chǎn)業(yè)觀察等信息作為主要內(nèi)容，是致力于為太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)提供行業(yè)新鮮、權(quán)威的資訊產(chǎn)品，為政府機(jī)關(guān)、能源企事業(yè)單位、科研院所、行業(yè)協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)提供資訊服務(wù)、咨詢服務(wù)、資本運(yùn)作、項(xiàng)目合作等綜合服務(wù)的信息咨詢公司。積極利用自身行業(yè)優(yōu)勢(shì)，探索將新技術(shù)、新資源，新媒體進(jìn)行整合，嘗試新思維、新模式有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)新綠色能源發(fā)展路徑，致力打造成中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)的權(quán)威網(wǎng)站、極

具影響力的行業(yè)媒體平臺(tái)——“中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電網(wǎng)”。 ? ?

“硅”是我們這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。20世紀(jì)末，我們的生活中處處可見(jiàn)“硅”的身影和作用，晶體硅太陽(yáng)能電池是近15年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。

生產(chǎn)過(guò)程大致可分為五個(gè)步驟：a、提純過(guò)程 b、拉棒過(guò)程 c、切片過(guò)程 d、制電池過(guò)程 e、封裝過(guò)程。

以單晶硅為例，其生產(chǎn)過(guò)程可分為： 工序一，硅片清洗制絨

目的——表面處理：

清除表面油污和金屬雜質(zhì)；

去除硅片表面的切割損壞層；

在硅片表面制作絨面，形成減反射織構(gòu)，降低表面反射率； 利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成3-6 微米的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會(huì)經(jīng)過(guò)多次反射和折射，增加了對(duì)光的吸收；

工序二，擴(kuò)散

硅片的單/雙面液態(tài)源磷擴(kuò)散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)：PN結(jié)。

POCl3 液態(tài)分子在N2 載氣的攜帶下進(jìn)入爐管，在高溫下經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)磷原子被置換，并擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面，激活形成N型摻雜，與P型襯底形成PN結(jié)。主要的化學(xué)反應(yīng)式如下： POCl3 + O2 → P2O5 + Cl2 P2O5 + Si → SiO2 + P

工序三，等離子刻邊

去除擴(kuò)散后硅片周邊形成的短路環(huán)； 工序四，去除磷硅玻璃

去除硅片表面氧化層及擴(kuò)散時(shí)形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指摻有P2O5的SiO2層）。

工序五，PECVD

目的——減反射+鈍化：

PECVD即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積設(shè)備，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；

制作減少硅片表面反射的SiN 薄膜（～80nm）；

SiN 薄膜中含有大量的氫離子，氫離子注入到硅片中，達(dá)到表面鈍化和體鈍化的目的，有效降低了載流子的復(fù)合，提高了電池的短路電流和開(kāi)路電壓。

工藝原理：

硅烷與氨氣反應(yīng)生成SiN 淀積在硅片表面形成減反射膜。

利用高頻電源輝光放電產(chǎn)生等離子體對(duì)化學(xué)氣相沉積過(guò)程施加影響的技術(shù)。由于等離子體存在，促進(jìn)氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離，促進(jìn)反應(yīng)活性基團(tuán)的生成，從而降低沉積溫度。PECVD在200℃～500℃范圍內(nèi)成膜，遠(yuǎn)小于其它CVD在700℃～950℃范圍內(nèi)成膜。

反應(yīng)過(guò)程中有大量的氫離子注入到硅片中，使硅片中懸掛鍵飽和、缺陷失去活性，達(dá)到表面鈍化和體鈍化的目的。

工序六，絲網(wǎng)印刷

用絲網(wǎng)印刷的方法，完成背場(chǎng)、背電極、正柵線電極的制作，已引出產(chǎn)生的光生電流；

工藝原理：

給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或鋁漿，通過(guò)燒結(jié)后形成歐姆接觸，使電流有效輸出；

正面電極用Ag金屬漿料，通常印成柵線狀，在實(shí)現(xiàn)良好接觸的同時(shí)使光線有較高的透過(guò)率；

背面通常用Al金屬漿料印滿整個(gè)背面，一是為了克服由于電池串聯(lián)而引起的電阻，二是減少背面的復(fù)合；

工序七，烘干和燒結(jié)

目的及工作原理：

烘干金屬漿料，并將其中的添加料揮發(fā)（前3個(gè)區(qū)）；

在背面形成鋁硅合金和銀鋁合金，以制作良好的背接觸（中間3個(gè)區(qū)）；

鋁硅合金過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)對(duì)硅進(jìn)行P摻雜的過(guò)程，需加熱到鋁硅共熔點(diǎn)（577℃）以上。經(jīng)過(guò)合金化后，隨著溫度的下降，液

相中的硅將重新凝固出來(lái)，形成含有少量鋁的結(jié)晶層，它補(bǔ)償了N層中的施主雜質(zhì)，從而得到以鋁為受主雜質(zhì)的P層，達(dá)到了消除背結(jié)的目的。

在正面形成銀硅合金，以良好的接觸和遮光率；

Ag漿料中的玻璃添加料在高溫（~700度）下燒穿SiN膜，使得Ag金屬接觸硅片表面，在銀硅共熔點(diǎn)（760度）以上進(jìn)行合金化。

利用太陽(yáng)能發(fā)電有兩大類型，一類是太陽(yáng)光發(fā)電（亦稱太陽(yáng)能光發(fā)電），另一類是太陽(yáng)熱發(fā)電（亦稱太陽(yáng)能熱發(fā)電）。

太陽(yáng)能光發(fā)電是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種發(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電四種形式，在光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池。

太陽(yáng)能光發(fā)電是指無(wú)需通過(guò)熱過(guò)程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。 它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。 光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能級(jí)半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽(yáng)光發(fā)電的主流。在光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池，目前得到實(shí)際應(yīng)用的是光伏電池。

太陽(yáng)能熱發(fā)電是先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式。一種是將太陽(yáng)熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等。另一種方式是將太陽(yáng)熱能通過(guò)熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過(guò)是其熱能不是來(lái)自燃料，而是來(lái)自太陽(yáng)能。

太陽(yáng)能電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч?，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)。 當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P－N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。