隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人類的進(jìn)步，人們對能源提出了越來越高的要求，開發(fā)新的能源已經(jīng)成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。
因為火電需要燃燒煤、石油等化石燃料，一方面化石燃料蘊(yùn)藏量有限，正面臨著枯竭的危險。另一方面燃燒燃料將排出CO2和硫的氧化物，會導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。水電要淹沒大量土地，有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫一旦潰崩，后果將不堪設(shè)想，另外，一些國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。
上述問題都迫使人們?nèi)ふ倚碌哪茉础Ｐ履茉匆瑫r符合兩個條件：一是蘊(yùn)藏豐富，不會枯竭；二是安全、干凈，不會威脅人類和破壞環(huán)境。
照射在地球上的太陽，能量非常巨大，太陽能照射在地球上大約40分鐘，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電是應(yīng)用廣泛，前景光明的理想能源。
一、太陽能光伏發(fā)電的原理
太陽能發(fā)電是利用太陽能和半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性實(shí)現(xiàn)發(fā)電的。太陽能發(fā)電的原理（光伏發(fā)電）： 太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。
光—電直接轉(zhuǎn)換方式（光伏發(fā)電）：利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能。光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能（如圖），這種方式容易實(shí)現(xiàn)，且成本較低，已被廣泛應(yīng)用。
二、太陽能發(fā)電系統(tǒng)
太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成：太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成。下面對各部分的功能做一個簡單的介紹：
① 太陽能電池板：作用是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成直流電，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。一般根據(jù)用戶需要，將若干太陽電池板按一定方式連接，組成太陽能電池方陣，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成。
② 逆變器：作用就是將太陽能電池方陣和蓄電池提供的直流電逆變成交流電，供給交流負(fù)載使用和并入電網(wǎng)。效率是選擇逆變器的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，效率越高，意味著在將光電組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的過程中產(chǎn)生的電量損耗就越少。逆變器的質(zhì)量決定了發(fā)電系統(tǒng)的效益，它是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心。
③ 蓄電池組：作用是將太陽電池方陣發(fā)出直流電貯能起來, 供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中, 蓄電池處于浮充放電狀態(tài)。白天太陽能電池方陣給蓄電池充電,同時方陣還給負(fù)載用電,晚上負(fù)載用電全部由蓄電池供給。因此, 要求蓄電池的自放電要小, 而且充電效率要高,同時還要考慮價格和使用是否方便等因素。
三、浙江光伏發(fā)電的特點(diǎn)：
① 太陽能是永久性能源，無枯竭危險；
② 太陽能是清潔能源，絕對干凈環(huán)保，沒有公害，用戶感情上容易接受；
③ 太陽能發(fā)電運(yùn)用靈活，不受資源分布和地域的限制，可在用電處就近發(fā)電；
④ 太陽能電池壽命長，可以一次投資長期使用，太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組；
⑤ 太陽能發(fā)電可靠性高，能源質(zhì)量高；
⑥ 獲取能源花費(fèi)的時間短。
四、太陽能發(fā)電的應(yīng)用和發(fā)展前景
、太陽能發(fā)電的應(yīng)用: 隨著太陽能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場規(guī)模逐步擴(kuò)大。早期，太陽能的使用主要用于軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域。目前，太陽能已進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門。太陽能發(fā)電應(yīng)用分為幾個方面：家庭用小型太陽能電站、大型并網(wǎng)電站、建筑一體化光伏玻璃幕墻、太陽能路燈、風(fēng)光互補(bǔ)路燈、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)等，例如：太陽能庭院燈；太陽能發(fā)電用戶系統(tǒng)；特別是村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)，可以在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價昂貴的輸電線路；還有光伏水泵（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。（如圖）
、國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：中國的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)已具備相當(dāng)?shù)囊?guī)模，技術(shù)條件已趨于成熟，太陽能利用將是中國能源變革最可行的解決方案。八五和九五期間,我國把研究開發(fā)的重點(diǎn)放在大面積太陽能電池等方面。2003年10月，國家5年太陽能資源開發(fā)計劃，籌資100億元用于推進(jìn)太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，2005年全國太陽能發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)到了300兆瓦。20世紀(jì)90年代，國內(nèi)光伏市場平穩(wěn)發(fā)展，年增長速度在20%左右；進(jìn)入21世紀(jì)，國內(nèi)光伏市場呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢，2001～2003年平均增長速度都在30%以上。按照我國制訂的《新能源和可再生能源發(fā)展規(guī)劃》規(guī)劃，中國2003～2009年在農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)中每年安裝70兆瓦光伏系統(tǒng)，2010～2020年將普及推廣應(yīng)用，年平均安裝100兆瓦。
在今后的十幾年中，太陽電池的市場走向?qū)l(fā)生很大的改變，2010年以前中國太陽電池多數(shù)是用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，從2011年到2020年，中國光伏發(fā)電的市場主流將會由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統(tǒng)。
五、小結(jié)
太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｊ亲罹呖沙掷m(xù)發(fā)展的可再生能源技術(shù)之一。大力發(fā)展新能源和可再生能源是我國未來的能源發(fā)展戰(zhàn)略要求。由于世界能源的日趨緊張和光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，最大限度地開發(fā)利用太陽能將是人類新能源利用方面的科技發(fā)展方向。只有依靠更加先進(jìn)的科技，才可能為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。
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