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能源革命对外开放百家论坛之一九二

光伏篇之——太阳能发电技术与展望(上)

  1 观点呈现

  绿色已成为世界发展主题

  目前人们已经深刻认识到了环境污染对我们的生存造成的巨大威胁,因而积极推动绿色发展。中国高度重视生态环境保护,秉持“绿水青山就是金山银山”的理念,倡导人与自然和谐共生,坚持走绿色发展和可持续发展之路,并从思想观念上主动践行“两山论”和绿色发展理念,在更大范围内形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。推动绿色发展其中主要包含发展可再生绿色能源。绿色能源既包括太阳能、水能、生物质能、风能、地热能和海洋能等可再生能源,也包括核能、天然气、清洁煤等非再生能源。近年来,在政策大力推动下,可再生能源及非再生能源发展均驶入快车道。

  可再生绿色能源已成为未来发展的主要能源。面对新的能源形势和气候变化,世界各国都在发展水能、风能、太阳能等可再生能源。加快全球能源转型,实现绿色低碳发展,已经成为国际社会的共同使命。可再生能源的开发利用受到我们国家高度重视,目前我国已成为全球最大的太阳能、风能等清洁能源利用国家。改革开放40年来,从无到有,从落后到赶超,可再生能源跨越式发展已经成为我国能源领域最耀眼的亮点,中国作为“可再生能源第一大国”的绿色新名片越来越亮。

  2 观点呈现

  太阳能利用技术脉络

  太阳能总量大,能量密度低。太阳能利用分为光生物利用、光化学利用、直接发电三种方式。光生物利用是指通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质能的过程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻等。光化学利用是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光-化学转换方式,主要表现在太阳能制氢、太阳能燃料等方面。利用太阳能发电的方式有多种,目前已实用的主要有以下两种:一种是光-热-电转换,即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为蒸汽,然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光-热转换,后一过程为热-电转换。另一种是光-电转换,其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池。

  3 观点呈现

  太阳能电池的概念及种类

  (一)

  根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池,其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。

  晶体硅太阳能电池是第一代太阳能电池,单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%,最高可达23%,单晶硅太阳能电池以高纯度单晶硅片为原料,是至今发展最成熟的一种太阳能电池,占据93%的太阳能电池市场。单晶硅太阳能电池具有优异的稳定性,但该类电池使用的高纯度单晶硅片原料制备工艺复杂,使得其生产成本昂贵。多晶硅太阳能电池的多晶特性,易干扰晶粒界面处的光电转换,导致该类太阳能电池的效率低于单晶硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池制作包括硅材料的冶炼、提纯、掺杂等过程,这些过程不仅生产能耗高而且污染严重。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年,最高可达25年。多晶硅太阳能电池的发电转换效率为14%-16%,其制作成本低于单晶硅太阳能电池,因此得到大量发展。

  化合物薄膜太阳能电池是第二代太阳能电池。化合物薄膜太阳能电池主要包括铜铟硒、锑化镉和砷化镓等化合物薄膜太阳能电池。该类太阳能电池可以使用价格低廉的塑料、玻璃、石墨、陶瓷或金属片等为基板,负载非常薄(约几微米)的感光材料来制造,使得其生产成本低于硅基太阳能电池。尽管化合物薄膜太阳能电池具有简单的制备工艺和低廉的制造成本,最高光电效率高达22.1%,但是使用到剧毒的原材料,使其应用也受到了一定的限制。另外,化合物薄膜太阳能电池已取得高达29.1%的光电转化效率,并具有优异的稳定性。

 
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