关太阳能利用技术发展现状及前景分析

张志杰

【摘要】：在全球经济发展的形势影响下，能源短缺的问题日益明显。受该种

社会现状的影响，太阳能技术的应用能够在一定程度上缓解能源匮乏问题。伴

随着科技的发展和技术的进步，太阳能技术在建筑中的应用逐步成熟，它的应

用不但可以满足建筑物自身在能源方面的需求，而且还可以保证太阳能资源的

有效利用，降低不可再生资源的使用量，带动我国太阳能技术行业的可持续快

速的发展。

【关键词】：太阳能技术；发展现状；前景分析

1.太阳能光伏发电技术简介

1.1 太阳能光伏发电的基本原理

太阳能光伏发电的原理简单来讲就是光生伏特效应，太阳能电池在这个过程中

起到了重要的能量转化作用。具体而言，当太阳光线接触到太阳能电池时，其

中的光能會被电池所吸收，进而形成光生电子，而在内建电场的控制之下，光

生电子会与空穴发生隔离反应，这种反应产生的异号电荷在经过一段时间的积

累之后会汇聚形成光生电压，这就是所谓的光生伏特效应。另外，在内建电场

中，一旦接上负载就可以使光生电源流出，从而实现功率的输出与利用，完成

从太阳能转化成为电能的最终目的。

1.2 太阳能光伏发电的意义

太阳能资源是非常丰富的自然资源，对人们日常的生产生活有重要影响。为了

有效利用太阳能资源，近年来相关专家学者对太阳能光伏发电做了深入研究，

并分析得出中国太阳能光伏技术的意义：a）中国幅员辽阔，拥有丰富的太阳能

资源，而且中国西部地区地形多样，居民居住方式也比较分散，这十分有利于

中国对太阳能的收集与利用；b）太阳能光伏发电具有一定的安全可靠性，不会

对周围的空气与环境造成污染破坏，并且随着中国光伏技术迅速发展，已经逐

步实现了太阳能光伏发电系统零消耗、零污染和零排放，使太阳能光伏发电技

术成为资源最丰富的绿色发电技术；c）光伏发电技术不存在过多的限制因素，

可以被利用在各种偏远地区，这不但有效解决了当地的用电问题，还能为国家

减少建设输电线路的成本支出。

2.太阳能发电技术发展的现状

2.1 产能相对过剩

可以毫不夸张地说中国光伏发电产业用了三、五年的时间走完了别的国家十年

所走的路。在这种过山车式的发展过程中，尤其是多晶硅产业出现过明显的产

能过剩的情况，这再次显示了在目前中国大工业时代各产业领域发展的一个共

性：供不应求-大小项目一起上-产能过剩-淘汰落后产能-产业整并。由于整个

光伏发电行业缺乏协调性，少数企业确实存在打价格战的做法，损害了中国产

品的整体形象。一味地压低价格可能会导致光伏发电产业的倾销行为，从而被

国外媒体找到把柄大做文章。产能过剩可能还要区别看待，低效，低水平的产

能确实过剩，但更高更好的产品仍是供不应求，所以后者才是根本。

2.2 发电效率低

尽管太阳能是以辐射的形式向空间传播的，但太阳能电池的性质决定其对太阳

光谱的吸收具有选择性，通常单晶硅太阳能电池只吸收380～1100nm 波长范围

内的能量用于发电，其余波段的能量被太阳能电池吸收变成热能。随着电池温

度的升高，电池中电子的热运动加强，能带间隙降低，开路电压随温度升高而

下降，短路电流随温度升高而升高，结果使电池的输出功率随温度升高而下

降，温度升高降低了太阳能电池的光电转换效率。

3.太阳能发电技术发展的前景

3.1 孤岛效应检测技术

在电网运行中，错误的操作或维修原因造成供电中断等故障时，光伏并网发电

系统会持续运行，并通过负载电压的方式来实现供电，因此形成了自给供电的

孤岛，这种现象我们称之为孤岛效益。一旦光伏并网发电系统出现孤岛效应，

会出现电频、电压无法控制，用户用电设备受到损害等情况，甚至在维修的过

程中还会对维修人员的安全带来影响。在并网逆变器侧中，孤岛效益的检测方

法主要有两种方法：被动检测和主动检测。其中被动式检测主要应用于电网断

电的情况下，其能够通过对逆变器输出端电压、频率以及相位等变化来检测电

压输出中是否出现孤岛效应。而主动式检测主要是通过对逆变器进行调整来对

其输出的频率、功率等带来干扰。在电网正常运行时，主动式检测所造成的干

扰会被电网锁相环的平衡消除。

3.2 光伏建筑一体化技术

随着太阳能技术不断发展，太阳能光伏发电技术近年来被广泛应用到建筑工程

之中，并初步形成光伏建筑一体化模型。目前，太阳能光伏发电系统在建筑方

面的应用主要是将系统装置放在建筑物的顶端，通过连接建筑内部的电力线

路，实现太阳光能向电能的转化，从而充分发挥太阳能对建筑内部用电的补偿

作用，即当建筑室内由于电力系统故障出现断电时，可以启用太阳能光伏发电

系统，保障室内用电设备正常运转。另外，光伏建筑一体化的未来发展目标是

完成光伏器件与建筑材料的集成化。例如用光伏器件来代替建筑向阳外墙、建

筑屋顶或建筑窗户，而这不仅仅是单纯的建材替代，还能起到为建筑内部发电

的作用。当然，对于光伏器件而言，不但要在防水防潮、电气绝缘及隔热保温

等方面符合建材要求，还要在方便施工和安全可靠等方面进行慎重考虑。

3.3 塔式热发电技术

塔式热发电是通过地面镜场将太阳辐射聚集到距离地面一定高度吸热塔的吸热

器上，吸热器直接接受地面镜场反射的太阳辐射，吸热器中的传热介质（熔融

岩）获得高温热能，再将热能输送到蒸汽发生器产生蒸汽推动汽轮机发电。这

一系统中，定日镜以吸热塔为中心分布在吸热塔的周围，要把太阳光准确的反

射到吸热器上，需要对镜场中每个定日镜都要进行单独的二维跟踪控制，镜场

控制系统复杂，但其聚光效率高，系统发电效率高。随着技术研发的不断深入

和关键技术的不断突破和建设成本的不断降低，塔式光热发电技术会成为未来

CSP 的主要形式。

结束语

随着社会经济快速发展，太阳能光伏发电技术的优势逐渐凸显。目前，太阳能

光伏发电是一种比较理想的绿色能源，在中国的应用领域非常广泛，并充分发

挥了其优势功能。中国在对太阳能光伏发电的保护方面，应积极制定相应措

施、完善相关政策法规，从而促进太阳能光伏发电技术可持续发展，为未来的

绿色工程建设起到推进作用。

【参考文献】：

[1]王现美，潘翔峰，史影甲，等.太阳能光伏发电技术及其应用研究[J].中国

高新技术企业，2016（20）：94-95.

[2]郭丹.太阳能发电现状及环境效应分析[J].电子制作，2013（23）：82.

-全文完-