太阳能光伏发电的现状与前景

发布时间: 2020-04-20 23:13 标签：光伏太阳能发电前景现状

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光能伏发研电究状与发展前景探现

可再讨生源,包能太括阳、能风能、生质物、能水、地热能、海洋能能,等取是之尽、不之不竭、用清洁保、免费环用使的能,也是世源界上终最可依的赖初级[1] 源能。阳能是太种一洁的清再可生能。源阳太开能利用发的巨潜力大动着太阳推能光伏发技电不断向前术发展。1 83 年,法9科国学家克贝尔勒发现光“伏生打应效” 即“光,伏应”效。 130 年9,格首朗次提出用光伏效应”制““造太能电池”,阳使太阳变成能电。1能945 年恰宾,皮尔松在和国贝尔实验室首次制成了美用实的晶单阳能电池。同太,年克尔首韦次发现砷化镓有光伏效了,并在应玻璃上积沉硫化薄膜,镉制成第 1了块薄太膜能电池阳。随着世界经的不断发展,全济球能源缺、短环境染污等问日题益严,可再重能生的应用受到源各国了普遍的关注。阳太光能伏电发作为可生能再利用的重源要成组分,得部了众多到国政家的大力府持。2扶 0世纪70 年代以来,国美、国德、日等国本政府续陆出台相政策,关大太阳加能伏光电产发业的发展力度使得世 ,光伏界发产电业速高展。发917920—70年太阳能,池的电量产由1 5.8M2W该(功率峰值为率,下同)功加增到 0040 .0M5W,平均增长率年高达 4.1%3。据欧盟联合研究中心根的预测,到2 03 0太阳能年伏发光电世界总在力电应供中达将到 10%上以,到 204 年这0比例将一到达2 0%以,上不在的远未将来为世界成源能供应主的体。

2][

1 太阳光能伏产业发的现状展在

术技步和进关相鼓政策励的重推双动下,阳太能光产伏业自2 0世纪 9 年0 代期进后了快入速展发时。截止期002 年7,底界世计生累了产2.1 64WG太能阳[3 ]池电,由此断,推光伏电发实际总的机装该应近 12GW 接。洲欧伏光市是场世界最大光伏市的场,而且持在增长。其中续,德光伏国市份场全球额最大,2 006年占5 1 0., %0072年占 46. 9%9。亚洲伏市光近几年场有所萎缩(主由要于洲亚拥最有大光伏市的日本结束场光了伏贴政补策,致市导场发展后),滞国光我市场份伏更额小。006 年、2007 2亚年太洲阳电池能产量占约界世池产量电的65 %由。此见可亚洲,太是阳能池电的主生要产输出地区和。洲的太亚阳电生池主要产中在集中国大陆、中国湾和台本日2。007年国大中陆太阳能池产电达到量1 0 8MW,8全世界占阳能太电产量池的 27 2.。%从产量看我,国已经为太阳能成池电的一第生国产

2。太阳能光伏发的原电理

光伏发电的本原基理如图l所示。半体导材组成的 PN料

结两因侧多数

载子(流 N区中的电和子P 区中空穴的向)方的扩散对形成宽度很而的空窄电间荷区w, 建立自电场建Ei 它。两边多数载对流子是垒,阻挡其势续继向方扩对,但它对两散的边数载流少子N(区中的空穴和 P区中的电 )子有牵引作用,却能它把们速拉迅到对区方。域稳定衡平,时数载少流极子,少以构成电流和输难电能。出是但,当太阳

照光射到N 结时,如P l图(a)、()所b示,以子的形光式组成与NP 结原子的价子电碰撞,生产量处大于平衡状态的非子-空电对穴其,的中生非光平少数衡流载子内建电场在iE 的作下,将用P区的非平衡电中子驱向 N区, 区中N非的平空衡驱穴向区P,从而使得N 区有过的剩电子P, 有过剩的区穴。空这样在 PN 附结近就形与成内电建场方向反的相光生场电 ph。光生电E场一部分除抵消内电建场,外还使P 层型带正电N,型层带负电, 在 N区 P 区和间的薄层之生产光生电势动。当通外部电路时,接会产就生流电,输电能出当把众。多样小的太阳能光这电池伏元单过串并通联方的组合式一在构起光成阵列伏,会在太就能作阳用下出输足够[4] 大的电。能3

太阳能伏发光电几个关键问的题

发展阳能太光伏发电产业关键问题包括光伏电池技术的光、伏电成本、光发伏发政策以及光电伏电的接网等。入31 光.伏池电术技伏电池光是阳能光太发电系伏的核心统部。件伏光电大规模池应用要解需决2 难大题提:高电转换效率和光降低产成生。本太能光伏电池通阳用常晶体硅或薄材膜料制,造前由者割切、锭铸者锻或造的法方获得,者是一后层薄附膜着在低5[ ]的衬背价上。体硅仍晶当前太是能光阳电伏池的主流。体硅电晶池包括单晶硅太阳电池和晶多硅太电池阳单。晶电硅的池验室最高转换实效可率达 42 .7%,商业化电效池率为 61%~2 %。0晶硅太阳多能电的实池室最高效率验超过也了20% ,商业化电池率为 15效 ~18%。%除率外,效电的池厚也度很重。要低硅片降度是减少厚硅料材消、耗降晶低硅阳电太成本池的效技有术措。硅施片的均厚平度已从 2030年的.0 23m 减小到m2007 的年0. 18mm 。膜薄太阳能池是在电廉的价玻、璃不钢锈塑或料衬底附上非上常薄的光材料感成制比,料用多较晶体硅技术的价

造低,其更格价势优可抵低消率效问题。目前,已商业的化的膜薄光伏材有料3 种 (硅基薄,膜要主括非晶硅(包a-i)S、微硅(晶c-Sμ)及i微非层(迭aS-iμc-S/)i ;铟镓硒(C铜ISG;)化碲(Cd镉T)e)它们的厚度只,有微几。米商业化硅薄膜基池电效率在的不断提,高中其,单结晶硅非池电效率为5 % 7%~,结非晶硅双电池效为率 6%~ 8%,非晶/硅微

晶硅迭电层池效率为 8 ~%1%。商0化碲化镉业薄

电池膜转换的率可效达以到 0%,但是镉具有毒1、性碲量较少产因等都素约制其了发。展商业铜铟化硒薄膜电池的转镓换率效可以到 1达0%以,不上过的短镓缺可也成为能该术发技展一的瓶个颈。目前在,3 种业化的商薄光膜伏技术,硅中基膜的薄产生和安装所比占重最大。0207 世年前界0 大1太阳电池能产生厂商及其在206 年和0 200 7的年太电池阳产见表量1。表由 1以看可出中国,有锡尚无(德Snuect)h、湾茂迪(Mo台tech、)保定英利Y(nigi)l 3家公位司列其。表中2 是 20 0—3200 年单7晶硅、晶硅和薄多太阳能膜池电的产。量从表 2 以可出看,晶硅体阳能电太池占据整光伏市个份场 90额%以上。未来发展但的点重可是能膜薄阳能太电,池它因用少、材质量小外表光、、滑安方装而便具更展潜力发目。,前国外内众多太阳电池厂能商都薄膜把阳能太池作电为未发展来重点的。[

.3 2伏光电发成本伏光电何时发达平到价上(网光即发电的伏成本到达规常能发电源电价水平)是一个的备关注受的问。题国家改委能源发研所提究出,所谓价上网平 2 有概个 ,即输电念上网和侧配电上网侧。配电侧网上即分布式发也系电,分统布发式电系统应为净表运电,就行是发自用,可自以与电网售电销比价(较我国售销电价为0 5~1 元/.k(·Wh)),表明光伏这电发用更自容实现“平价易网上”。如但果输是侧电高中并网压,我国因规常电力网上电价般一为仅0 3 .元/(Wkh)·,在这个要 [7水平上]达平到价网上还相当的难有度。伏发光系统电本成的 6%0上来以太自能阳电池2006。年,并光网伏发系统电成本约为5 万/元W,系统各部分成本k比例见表。3

国我最早在海上外的市阳能太业无锡尚企公德于 2司080 年7 月宣布, 计划在5年内将太阳能电成本降发 1至 /元(kWh)·目前。来看,在其0210 就能年前提实现目标,总该而体,言到2 15 0以前年现实光伏发的电电侧平价上配是没有问网的。基题于薄膜术技的发展其价及格的上势优,薄膜阳太电池能望有先达最到网等电点。价 3. 光伏3电发策政府的政策导政将决定向伏光产业发展水准的市场和求需。由于材原硅的料价格下跌导光伏发电价致从格 0028年 10 月快下降,但速前光伏目市场然仍是政由府政策驱和动。的下介面一下绍我国光伏电主发要持扶策。政中的国太能阳光伏场总市发体速度比较展缓慢。“ 五六和“七五”期”,间国

家光伏对市的场展发给支予持 2,002年国家计启委动“西的部省无电区乡通计电”划也大刺大激光伏了产业的发展。国太中阳电池的产量不断能突,破截

止 20到05 底年,中太国阳池组件电生的产能力就经达已到040MW,当年量产达

到 401MW。但国的光内伏场发展市却对滞相后,年机量占年装阳太电池产量的比能例相当小绝,大部分太阳能电池需出要口国。外2070年中光国伏统的安系装总量计约2 M0,W仅当年为太阳电产池量1(88M0W的 1) .84,意味着%太阳能电池产量的8%需9出口要。近中国政期府推出一列的系伏光发刺电政激。2009 年策3 ,财月部政合住联房城和建乡部发设了《太布阳光能电建筑用财应补助资金政理暂管行办法》《关于加快进太阳推能光建筑电用的应实施见》意,持开支光电建展筑、应示范用,实施太阳“屋顶计能划;”6 发布的《新能源月业振兴规产征划意见求》稿提出 200 2建成 30年GW 的光伏发电厂 ; 月,财7政、科部技部国家、源局能联合宣布在我国正启式金动阳太示范工程。政府大的力支使得持各普遍方看中好国光伏市的前景场 3。.4电网接问题入着光随伏发电快速发的,如何接展电网入了一个关键成的问。对于题光伏站电并网要求,的际国上已经了有多很准标,国中标的分散在准些一统传准之标,中大多只是对电和电流压谐的、电波和频压率差偏、压电动和闪波变、直流分量和[8 ] 率功数因要求的。在伏电站光量较小容,时这些参要数求本基用适。是,当但光伏站电规的模来越越(大十甚至上几百兆瓦),时就必考虑光伏电须站接电网受调度以参与电网管及等方面理因素,的体包括具电低压越、无功穿偿补、功功有率降额等。 4

光伏电发技术应的前景用近

来年国各将太阳能光都发伏摆电在利用可生再源的能位首特。别是从20 世纪末在一些,国家实“施阳能屋太计顶”划推的动下,1979年以后球全太阳池产电量每以年30% 上以的度速升,上自2 00 4以年,来品产终处始供不应求于状的态。200 4世界产量达年到1 562W,M 005 2年1 81.7M7W,计 20预01年 G4W,022 年0 15G W以上欧;光伏洲工业协会测 2预200年达到可4 0G,系统总W装容量将机到达195 W,G届太阳能光伏发时量电将到达 724Thw占当时,全发电量球的 %[11-12]3。在阳太光伏发电领域能,国、日德本美国一直保持着世、界领先位的置与发。达国家比,我相国的伏产业还处光初于阶级段,0206年我太国能电池阳仅占界世产总的量6 左右。依照目前的%经济发趋势和中展的资国情源况到, 2200年电力供应单的传统靠煤的、是水不够的电,力供给在2002 的缺口年达将 l到.070%这, 部分口缺通过将可生能源再补充来因。此,伏光发将电中国在来的电力供应未中扮重演的角色要,预计到20 2 年0计累机装将到 3达G0pW;0502 年达到将1 00Wp。随着光G伏电

池技术进步的其发电成,本将进会步一降,并能低和够常规的石能化源发电术技相竞争。据根我光伏国电发的发展

情况。在后今段时一。我间国光伏发电要应用主在以下几个方面:1()城并网市光发电伏(2)荒漠和,岛地海的供区电(,3)边远区

地离供网,电3()景灯、观EL D明等商业应用。太照阳光伏发电能作为种取之一尽不、用之不竭清洁的保能源将环得前所未到有的发。随展着伏发电产业化光进和技程术发开的化,深的效率它、性比将得价提高,到在包它括 BPI V在的内个领域各都得到将广的泛用,应将也极地推大动中国绿色“电工力”程的快发展速。

太阳能光伏发电的现状与前景

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