第一篇：太陽能論文

綜述納米結(jié)構(gòu)材料在太陽能電池中的應(yīng)用 作者：Elham n Afsha 摘要：近年來，納米結(jié)構(gòu)材料，為未來的可再生能源已經(jīng)開辟了一條很有前途的路線，特別是在太陽能電池。本文考慮了納米結(jié)構(gòu)材料在提高太陽能電池結(jié)構(gòu)性能和穩(wěn)定性方面的優(yōu)越性。這些結(jié)構(gòu)已被用于各種性能/能量控制的版本增強(qiáng)策略。在這里，我們已經(jīng)調(diào)查了四種類型的納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用于太陽能電池，其中所有被命名為量子太陽能電池。我們還討論了量子點(diǎn)納米顆粒和碳碳納米管量子太陽能電池與傳統(tǒng)的太陽能電池競爭的新發(fā)展。此外，優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)和納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了挑戰(zhàn)。關(guān)鍵詞:納米結(jié)構(gòu);太陽能電池;太陽能轉(zhuǎn)換;光伏設(shè)備 1.介紹

太陽能電池（SCS）或光伏（PV）的設(shè)備，收獲陽光的能量直接轉(zhuǎn)化為電能。化石燃料，如石油、焦油等，已作為能源的主要來源，但化石燃料資源有限，由于環(huán)境退化，每年增加的供應(yīng)成本。技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和改進(jìn)提供了替代能源和可再生能源，如太陽能，風(fēng)能，地?zé)崮埽镔|(zhì)能，水電，核電等。光伏技術(shù)是唯一的替代性可再生能源如風(fēng)力、生物質(zhì)能、核能和水電。該技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，相對于其他可再生能源，如，從陽光直接產(chǎn)生電力，在便攜式模塊的形式提供電力，具有小型到大型兆瓦的發(fā)電廠，而不被特殊區(qū)域限制。所有這些技術(shù)都有望在未來的幾十年中對世界的能源供應(yīng)作出顯著貢獻(xiàn)。

通過開發(fā)技術(shù)和理念提高PVS的能量轉(zhuǎn)換效率必須不斷擴(kuò)大為我們未來全球能源的補(bǔ)充，但關(guān)鍵部件，PVS的主要問題是其較高的生產(chǎn)成本和能源消耗。2．光伏的歷史和發(fā)展

世界上第一個(gè)商業(yè)化的光伏是基于晶體硅的，它是1954年2月由貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員研制，第一個(gè)硅電池的效率約為4%，然后，許多研究人員提出了一個(gè)嘗試演示的效率約為3 25%非常接近理論極限，在一個(gè)陽光下照射31%。如今，今天的大多數(shù)商業(yè)化的晶體硅基SCS是封裝在模塊中有14–20%太陽光轉(zhuǎn)換效率。今天,采用硅作為光伏行業(yè)最常用的材料的主要原因是,它是第二豐富的元素(氧)地殼的相對廉價(jià)的半導(dǎo)體。晶體硅的生產(chǎn)成本相對較低,每公斤0.2美元。然而,硅的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)并不是很好的半導(dǎo)體技術(shù)和光伏。例如,在制造過程中，間接帶隙的Si使得光學(xué)吸收和光傳輸效率低下,如果需要一個(gè)最低純度水平。這些是最重要的原因，不是太陽能能量轉(zhuǎn)換理想的半導(dǎo)體材料。單結(jié)SCs(如Si)的效率是有限的31%的主要原因如下:

●透明度的重要部分(20%)較低的太陽光譜的光子能量比帶隙;●高能光子的損失由于熱熱化,運(yùn)營商和聲子散射;●從細(xì)胞表面的反射;●無輻射復(fù)合帶隙之間的轉(zhuǎn)換。

大部分Si SCs被認(rèn)為是代我技術(shù),而第二代細(xì)胞是基于薄膜技術(shù),允許使用薄材料吸收體沉積在基質(zhì)成本較低,因此降低電池成本。第三代細(xì)胞是基于納米結(jié)構(gòu)和能量轉(zhuǎn)換的概念,有可能實(shí)現(xiàn)有限的效率大于單一連接限制。預(yù)計(jì)這種結(jié)構(gòu)基于納米粒子能夠?qū)崿F(xiàn)成本水平相似或優(yōu)于第二代電池技術(shù)。第二代細(xì)胞,如多結(jié)(MJ)pv,允許更大范圍的波長的吸收太陽光譜結(jié)合不同帶隙材料串聯(lián)堆棧和最大濃度下可以達(dá)到71%的效率理論基于2-4和超出許多不同的帶隙。現(xiàn)在,這些是昂貴的(> 7 w?1美元),它們用于空間應(yīng)用程序,以及太陽能發(fā)電站地面集中器系統(tǒng)小面積是必要的。3.納米SCs 這是串聯(lián)細(xì)胞的效果可以結(jié)合在一種材料中的高效率和低成本的半導(dǎo)體。所有這些問題都是我們對新技術(shù)和新概念的一個(gè)新的問題。串聯(lián)的方式影響細(xì)胞可以組合在一個(gè)高效和低成本的半導(dǎo)體材料。必須注意的是，在太陽能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的納米技術(shù)的權(quán)力。對應(yīng)用于SCs的后四個(gè)類型的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查;●納米復(fù)合材料(3 D), ●量子井(2 D), ●納米線和納米管((準(zhǔn))1 D), ●納米顆粒和量子點(diǎn)(量子點(diǎn))[(準(zhǔn))0 D]。

這些結(jié)構(gòu)被用于各種性能/能量轉(zhuǎn)換增強(qiáng)策略。每種類型提到的現(xiàn)象將很快解釋;將納米級熒光粉顆粒吸收光譜的一部分,轉(zhuǎn)換為更適合SC的能量稱為納米復(fù)合材料系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換器。第一個(gè)3 D納米應(yīng)用的例子,色素增感太陽能電池光伏設(shè)備(DSC),最初是由Greatzel和奧雷根。這種結(jié)構(gòu),結(jié)合新的分子吸收,有助于提高DSCs 性能,一些公司試圖擴(kuò)大到模塊級別。此外,DSCs液態(tài)電解質(zhì)的存在激發(fā)了開發(fā)聚合物SCs的工作。

Nanu等人，噴涂CuInS 2復(fù)合（CIS）和TiO 2納米顆粒在石墨/納米二氧化鈦電極結(jié)構(gòu)完成了結(jié)構(gòu)致密的二氧化鈦膜由透明導(dǎo)電氧化物（TCO）約有5%的能量轉(zhuǎn)換效率。作者展示了創(chuàng)建納米復(fù)合材料。納米結(jié)構(gòu)的另一種形式是納米晶硅的使用更換無定形硅或?qū)⑺鼈兘Y(jié)合在一起的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的晶界，顯著提高復(fù)合中心濃度以及重組的概率因?yàn)檩d流子要遍歷很多界限高表面積。

量子威爾斯也具有高的吸收，由于較高的密度，導(dǎo)致高的短路電流的帶邊的高密度。多量子威爾斯插在基于三–V的材料主要是GaAs和相關(guān)合金如AlGaAs和InGaAs SC器件的有源區(qū)，一直關(guān)注了好幾次。下一個(gè)二維受限的納米結(jié)構(gòu)，即納米線和納米管提供準(zhǔn)或真實(shí)的一維結(jié)構(gòu)。

納米線作為一個(gè)直接的路徑不存在晶界的電荷傳輸，從而導(dǎo)致增強(qiáng)的性能相比，縱橫比接近1:1的納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。他們提供了一個(gè)更直接的路徑，電荷傳輸?shù)慕佑|，而樹枝狀的納米線結(jié)構(gòu)，可以提高光的收獲。例如，楊和他的同事表明與基于DSC的最大功率轉(zhuǎn)換效率1.5% AM1.5光下納米TiO2相比短路電流密度的增大。此外，納米線還提供了增強(qiáng)的光吸收特性的潛力。tsakalakos等人，已經(jīng)顯示出這種效果直接在硅納米線的制備直接在熔融石英襯底上

阿撒托斯和同事顯示的所有無機(jī)納米棒SC組成的層上沉積的CdTe納米棒的CdSe納米棒。這些電池產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)換效率為1%，并進(jìn)一步燒結(jié)的納米線的復(fù)合膜，允許更好的粘附/接合的納米線的接口產(chǎn)生的效率約3%的細(xì)胞。

總之，納米線和納米棒未來的供應(yīng)鏈設(shè)備顯示出巨大的前景，剩余的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括適當(dāng)?shù)谋砻驸g化，分流和高品質(zhì)的接觸。碳納米管（碳納米管）也被證明能產(chǎn)生光伏效應(yīng)。李等，顯示一個(gè)單獨(dú)的碳納米管的二極管，靜電摻雜在分裂柵場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)，是一種理想的P N結(jié)一理想因子。他們已經(jīng)得出結(jié)論，碳納米管沒有表面狀態(tài)，因?yàn)樘兼I的石墨烯結(jié)構(gòu)的碳納米管是飽和的。這種裝置被證明具有小的光伏效應(yīng)，估計(jì)功率約5%的轉(zhuǎn)換效率。碳納米管也正在探索作為電極。在所有提到的納米結(jié)構(gòu)，量子點(diǎn)已經(jīng)成為如此著名，由于它們的潛在的實(shí)施在各種光伏應(yīng)用和增強(qiáng)計(jì)劃。對該量子點(diǎn)在基于兩大概念的SC結(jié)構(gòu)這一特性可以通過特殊性能的納米結(jié)構(gòu)改性后的現(xiàn)實(shí)。●多激子產(chǎn)生(MEG)或碰撞電離(II): 在這個(gè)概念中,高能量光子能量大于兩個(gè)帶隙應(yīng)通過II產(chǎn)生兩個(gè)或更多的電子空穴對的效果。量子化的量子點(diǎn)納米級別的概率是一個(gè)好主意來增強(qiáng)這種效果。Nozik理論上首次提出這個(gè)概念。

最近的硒化鉛和PbS納米晶體實(shí)驗(yàn)表明,它確實(shí)是可以用數(shù)量的激子單光子吸收。實(shí)踐方面,包括電荷分離等,需要額外的基礎(chǔ)研究。●中間帶的概念: 中間帶源于集成量子點(diǎn)的量化水平。這個(gè)概念可以解決一個(gè)大問題，有著悠久的歷史，在供應(yīng)鏈的材料設(shè)計(jì)。如果一個(gè)中間能帶中間能帶通過主機(jī)材料帶隙，可以利用光子的間隙可以利用。這樣的能帶結(jié)構(gòu)會(huì)有一個(gè)有限的效率超過60%，因此它有很大的希望。制這個(gè)很有前途的方法，通過在量子點(diǎn)嵌入在p-i-n結(jié)構(gòu)的有源區(qū)結(jié)構(gòu)，引入了一個(gè)中間帶的半導(dǎo)體，是類似于盧克和同事的做法的差距。4 結(jié)論

有一個(gè)光伏技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶社區(qū)，提高電池的效率。同時(shí)降低成本將是至關(guān)重要的，如果光伏技術(shù)被廣泛用于初級或二次能源需求。

未來發(fā)展的納米結(jié)構(gòu)的南海將關(guān)注未來發(fā)展的供應(yīng)鏈效率。

利用納米結(jié)構(gòu)材料的物理和化學(xué)性質(zhì)的納米結(jié)構(gòu)材料的動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了。流形的研究活動(dòng)一直專注于納米結(jié)構(gòu)材料在太陽能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用。特殊的物理效應(yīng)，涉及到納米級的規(guī)模，增加有趣的宏觀特性。目前調(diào)查，正如上面所討論的，直接相關(guān)的納米結(jié)構(gòu)材料的新現(xiàn)象。由于納米技術(shù)是一個(gè)領(lǐng)域的相當(dāng)大的研究活動(dòng)，這一發(fā)現(xiàn)可能引發(fā)太陽能技術(shù)的主要興趣。Review on the application of nanostructure materials in solar cells Elham N.Afshar(Department of New Technologies, University of Tabriz, Tabriz 51566, Iran Georgi Xosrovashvili Department of Engineering, Ilia Chavchavadze State University,Kutaisi, 4600 Tbilisi, Georgia Rasoul Rouhi and Nima E.Gorji ?Department of New Technologies, University of Tabriz, Tabriz 51566, Iran)Abstract: In recent years, nanostructure materials have opened a promising route to future of the renewable sources, especially in the solar cells.This paper considers the advantages of nanostructure materials in improving the performance and stability of the solar cell structures.These structures have been employed for various performance/energy con-version enhancement strategies.Here, we have investigated four types of nanostructures applied in solar cells, where all of them are named as quantum solar cells.We have also discussed recent development of quantum dot nanoparticles and carbon nanotubesenabling quantum solar cells to be competitive with the conventional solar cells.Fur-thermore, the advantages, disadvantages and industrializing challenges of nanostructured solar cells have been investigated.

第二篇：太陽能結(jié)業(yè)論文

TAIYUANG 太陽能的開發(fā)與利用

太陽能作為一種能源，與煤炭、石油等化石能源和核能等相比，有著普遍性、無害性、長久性、巨大性的獨(dú)具特點(diǎn)。根據(jù)目前世界上已探明的可采儲(chǔ)量和能源的年消耗量來計(jì)算，占世界能源供應(yīng)40%的石油資源再過40-50年左右就將耗盡，而化石能源在轉(zhuǎn)換過程中造成的污染也帶來越來越尖銳的生態(tài)危機(jī)。我國不僅是世界上少數(shù)幾個(gè)能源以煤為主的國家之一，也是世界上最大的煤炭消費(fèi)國。年排放SO2近2000萬t，酸雨面積已占國土面積的30%，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)城市僅占1/3，流經(jīng)城市的河段70%受到不同程度污染，固體廢棄物堆存量已達(dá)70多億噸。盡快遏制生態(tài)環(huán)境惡化狀況，改善環(huán)境質(zhì)量已成為我國可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問題。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會(huì)迫在眉睫。由鑒于此，作為地球上最重要的綠色可再生能源——太陽能，其開發(fā)利用潛力巨大。國外概況及趨勢

太陽能的利用分為廣義和狹義兩種。廣義的太陽能利用指對太陽輻射能及其所產(chǎn)生的其它自然能,如水力、風(fēng)能、潮汐能、海洋溫差和生物質(zhì)能等的轉(zhuǎn)化與利用;狹義的太陽能利用指對太陽輻射能的直接轉(zhuǎn)化和利用[3]。本文僅討論狹義的太陽能利用。太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)主要是通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能、電能等方式實(shí)現(xiàn)的，由于光電轉(zhuǎn)換裝置通常利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。20世紀(jì)50年代，太陽能利用領(lǐng)域出現(xiàn)兩項(xiàng)重大技術(shù)突破:一是1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出6％的實(shí)用型單晶硅電池;二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層,為太陽能利用進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。自上世紀(jì)7O年代以來，隨著常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能的熱潮，紛紛制定了明確的長、中、短期的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。美國、日本、德國相繼實(shí)施了“陽光計(jì)劃”和“萬戶、百萬戶太陽能屋頂計(jì)劃”，法國、英國、意大利等歐盟國家及一些發(fā)展中國家也紛紛制定了相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃。20世紀(jì)90年代以來聯(lián)合國召開了一系列太陽能高峰會(huì)議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃，進(jìn)一步推動(dòng)全球太陽能的開發(fā)利用，使其成為各國制訂可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。

太陽能熱水器是太陽能熱利用中商業(yè)化程度最高、應(yīng)用最普遍的技術(shù)。塞浦路斯和以色列人均使用太陽能熱水器面積居世界首位，分別為1 m2/人。日本和以色列太陽能熱水器戶用比例分別為20%和80%，但世界太陽能熱水器的平均戶用比例還非常低，約1%-2%。世界太陽能建筑發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗占世界總能耗的1/3，其中空調(diào)和供熱能耗占有相當(dāng)大的比例。試驗(yàn)表明，太陽能建筑節(jié)能率大約75%左右，是太陽能熱利用的重要市場，因此太陽能建筑已成為最具發(fā)展前景的領(lǐng)域之一。太陽能熱發(fā)電技術(shù)同其它太陽能技術(shù)一樣，在不斷完善和發(fā)展，但其商業(yè)化程度還未達(dá)到熱水器和光伏發(fā)電的水平。目前世界光伏發(fā)電主要集中在日本、德國和美國3個(gè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，約占世界光伏發(fā)電市場的 80％。據(jù)專家估計(jì)，21世紀(jì)世界太陽能利用將具六大趨向：一是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)以高增長速率發(fā)展。預(yù)計(jì)到下世紀(jì)中葉, 光伏發(fā)電將成為人類的基礎(chǔ)能源之一；二是太陽能熱發(fā)電將在2020年左右初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；三是太陽電池組件成本將大幅度降低；四是光伏產(chǎn)業(yè)向百兆瓦級規(guī)模和更高技術(shù)水平發(fā)展；五是薄膜電池技術(shù)將獲得突破；六是光伏系統(tǒng)和建筑結(jié)合將使太陽能光伏發(fā)電向替代能源過渡，成為世界能源結(jié)構(gòu)組成的重要部分[4]。國內(nèi)概況及趨勢

20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國也產(chǎn)生巨大影響。1975年，在河南安陽召開的“全國第一次太陽能利用工作經(jīng)驗(yàn)交流大會(huì)”，進(jìn)一步推動(dòng)了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。此后，我國政府一直把研究開發(fā)太陽能技術(shù)和推廣工作列入國家計(jì)劃，一些大學(xué)和科研院所，相繼開展太陽能課題研究,成立研究室，有條件的地方開始籌建太陽能研究所。太陽能利用已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，尤其以太陽光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)產(chǎn)品最多，如太陽能熱水器、太陽能干燥器、日光溫室、太陽房、太陽灶、太陽能采暖和制冷系統(tǒng)等。主要體現(xiàn)：一是太陽能熱水器。成為我國太陽能利用中應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最迅速的領(lǐng)域。太陽熱水器技術(shù)性能得到進(jìn)一步改善，其應(yīng)用方式已由季節(jié)性、間歇式應(yīng)用發(fā)展到全天候、連續(xù)性應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2004年，全國太陽熱水器使用保守累計(jì)量約6300萬m2，年銷售量為歐洲的10倍，達(dá)1200萬m2，都位居世界第一。但戶用比例僅為3%，與日本和以色列等國家相比，差距很大;二是太陽能建筑。我國自20世紀(jì)70年代開始被動(dòng)太陽房采暖建筑的研究開發(fā)和示范, 其采暖節(jié)能效率為60%-70%，至今已建成建筑面積約1 000萬m2，每年可節(jié)約20-40萬tce。太陽能熱利用與建筑一體化技術(shù)開發(fā)取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展，但在技術(shù)水平上同國外還有相當(dāng)大的差距。根據(jù)國家建設(shè)部的建筑節(jié)能規(guī)劃，爭取在2010年和2030年分別實(shí)現(xiàn)民用建筑太陽房達(dá)到10%和30%，其開發(fā)利用前景廣闊;三是太陽能熱發(fā)電。其研發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代末，目前還沒有試驗(yàn)樣機(jī)。

我國的光伏發(fā)電研究始于上世紀(jì)50年代末，80年代中后期，通過引進(jìn)國外太陽電池生產(chǎn)線和關(guān)鍵設(shè)備，初步形成4.5MW的生產(chǎn)能力。“九五”期間國產(chǎn)晶體硅電池效率達(dá)到了11-14%，比“八五”時(shí)期提高2%。經(jīng)過20 多年的發(fā)展，我國光伏組件生產(chǎn)成本不斷降低、市場不斷擴(kuò)大、裝機(jī)容量逐年增加，1999年底累計(jì)約15MW。應(yīng)用領(lǐng)域包括農(nóng)村電氣化、交通、通信、石油、氣象、國防等。特別是光伏電源系統(tǒng)解決了許多農(nóng)村學(xué)校、醫(yī)療所、家庭照明、電視等用電，對發(fā)展邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)揮了十分重要的作用。但在總體水平上同國外相比還有很大差距，尤其是在向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化和應(yīng)用領(lǐng)域方面差距很大。表現(xiàn)為：一是生產(chǎn)規(guī)模小；二是技術(shù)水平較低；三是專用原材料性能有待進(jìn)一步改進(jìn)；四是成本高；五是市場培育和發(fā)展遲緩。根據(jù)專家預(yù)測：21世紀(jì)我國光伏發(fā)電在采用2種發(fā)展模式的情況下，即年增長率約15%的常規(guī)模式或在政策法規(guī)驅(qū)動(dòng)下年增長率約25%的快速模式，在2030年左右光伏技術(shù)的發(fā)電成本在幾乎整個(gè)電力市場上都具有競爭力。太陽能資源開發(fā)利用存在的主要問題

(1)缺乏統(tǒng)一、可持續(xù)的戰(zhàn)略支持政策

主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是政府決策尚停留在宏觀層面上，缺乏統(tǒng)一、具體的戰(zhàn)略目標(biāo)和指導(dǎo)方針；二是缺乏寧夏太陽能開發(fā)利用總體戰(zhàn)略布局及短、中、長期發(fā)展規(guī)劃；三是缺乏制定強(qiáng)制性的適用本地區(qū)太陽能開發(fā)利用的政策和規(guī)定。(2)缺乏系統(tǒng)、完善的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策

主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是缺乏完善的對投資者、用戶及相關(guān)產(chǎn)品的補(bǔ)貼政策；二是缺乏系統(tǒng)的稅收優(yōu)惠或強(qiáng)制性稅收政策；三是缺乏優(yōu)惠的價(jià)格政策；四是缺乏低息（貼息）貸款政策。

(3)缺乏新能源應(yīng)具有的戰(zhàn)略位置

(4)資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的差距較大

雖然部分的太陽能資源豐富，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件，但太陽能資源開發(fā)利用狀況與國外相比差距懸殊。不僅與歐美等國家相比差距懸殊，就是同一些發(fā)展中國家相比也有很大的差距。

(5)缺乏保障機(jī)制

一是無統(tǒng)一的組織管理機(jī)構(gòu)。多年來，我區(qū)的太陽能等新能源與可再生能源的管理工作分散在多個(gè)部門，如發(fā)改委、經(jīng)委、農(nóng)業(yè)廳等都設(shè)有專門的處室負(fù)責(zé)其中的一部分工作，形成職能交叉、資金分散、重復(fù)建設(shè)、政出多門；二是對太陽能等新能源與可再生能源資金投入太少。我區(qū)太陽能等新能源與可再生能源建設(shè)項(xiàng)目目前還沒有規(guī)范地納入各級政府財(cái)政預(yù)算和計(jì)劃；三是缺乏項(xiàng)目支持。國家與地方應(yīng)積極組織倡導(dǎo)太陽能開發(fā)利用項(xiàng)目，以使之持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

(6)認(rèn)識(shí)不到位、信息不暢通

一是對開發(fā)太陽能等新能源與可再生能源戰(zhàn)略意義認(rèn)識(shí)不足，寧夏太陽能的開發(fā)利用行動(dòng)大多體現(xiàn)在政府的文件和應(yīng)對國家需求上；二是在太陽能等新能源研究開發(fā)方向上，僅僅表現(xiàn)出國家的積極性，我區(qū)地方或企業(yè)界基本沒有介入或介入甚少；三是太陽能等新能源與可再生能源信息不暢，導(dǎo)致此方面的信息難以掌握。符合國情的太陽能資源開發(fā)利用對策及建議

(1)加強(qiáng)立法工作：從法律和政策層面保證太陽能等可再生能源的發(fā)展。我國各級政府的有關(guān)部門應(yīng)根據(jù)《中華人民共和國可再生能源法》、《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等相關(guān)法律、法規(guī)的相關(guān)規(guī)定，研究、制定適宜我區(qū)的具體實(shí)施方案和細(xì)則，并進(jìn)一步明確我區(qū)各個(gè)地區(qū)太陽能等可再生能源發(fā)展的合理比例，從而形成一套上下配合、互為補(bǔ)充、完整有力的政策體系。

(2)制訂發(fā)展規(guī)劃：邀請國內(nèi)外知名專家，匯集國內(nèi)精英，共商太陽能發(fā)展大計(jì)，謀劃符合國情的太陽能開發(fā)利用戰(zhàn)略目標(biāo)和指導(dǎo)方針，研討制訂太陽能開發(fā)利用總體戰(zhàn)略布局及短、中、長期發(fā)展規(guī)劃，提出戰(zhàn)略措施，部署戰(zhàn)略任務(wù)。

(3)規(guī)劃經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策：各級政府要從補(bǔ)貼、稅收、價(jià)格、低息（貼息〕貸款政策等方面，建立系統(tǒng)的、完善的、可操作性強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策，一定要明確享受國家優(yōu)惠政策的對象應(yīng)具備的條件以及享受優(yōu)惠條件后應(yīng)達(dá)到的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和技術(shù)目標(biāo)等。

(4)創(chuàng)建研發(fā)基地：切實(shí)加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，高度重視實(shí)用技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，提高太陽能等新能源與可再生能源的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究水平。建議選擇國內(nèi)具備一定研發(fā)能力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的企業(yè)，邀請國內(nèi)有關(guān)知名專家或企業(yè)參與，并以此為基礎(chǔ)，組織建立競爭、流動(dòng)、開放的太陽能等新能源研究所，政府在資金、項(xiàng)目、經(jīng)濟(jì)政策方面給予一定的傾斜，為提高我國太陽能開發(fā)利用綜合實(shí)力提供有力技術(shù)支撐。

(5)建立保障機(jī)制：首先應(yīng)理順關(guān)系，建立統(tǒng)一的組織管理機(jī)構(gòu)。將我國的太陽能等新能源與可再生能源的管理工作統(tǒng)一規(guī)劃在一個(gè)管理部門，強(qiáng)化各級政府的宏觀調(diào)控力度；其次應(yīng)加大太陽能等新能源與可再生能源資金投入。將我國太陽能等新能源與可再生能源建設(shè)項(xiàng)目納入各級政府財(cái)政預(yù)算和計(jì)劃，將有限資金集中使用，引導(dǎo)促進(jìn)其向產(chǎn)業(yè)化、市場化方向發(fā)展；第三是建立落實(shí)配套項(xiàng)目支持機(jī)制。對各級政府開展的太陽能開發(fā)利用項(xiàng)目，均應(yīng)落實(shí)配套項(xiàng)目資金及人力、物力的支持，以保障其可持續(xù)發(fā)展。

(6)適宜途徑及技術(shù):結(jié)合我國實(shí)際建議短期內(nèi)從日光溫室、太陽能熱水器、太陽能堿水淡化、太陽能枸杞干燥室、太陽能養(yǎng)魚、育苗等技術(shù)項(xiàng)目入手,在農(nóng)村能源建設(shè)、太陽能與建筑結(jié)合、示范推廣太陽能專項(xiàng)計(jì)劃、建立多能互補(bǔ)、相互協(xié)調(diào)的供能和用能體系等方面重點(diǎn)開展技術(shù)開發(fā)和利用工作。

(7)建立宣傳培訓(xùn)機(jī)制：擴(kuò)大宣傳教育，提高全社會(huì)，尤其是各級政府領(lǐng)導(dǎo)和企業(yè)家的環(huán)境意識(shí)，增強(qiáng)其參與太陽能等可再生能源研究開發(fā)的能力及主動(dòng)性。并將太陽能等可再生能源的宣傳、教育和培訓(xùn)列入各級政府的工作計(jì)劃，配備專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，建立長效機(jī)制，營造利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的人文環(huán)境。

第三篇：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)論文-空間太陽能研究

Central South University

空間太陽能的研究

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2013年03月9日 星期六

空間太陽能電站及無線能量傳輸

摘要：空間太陽能電站是一項(xiàng)非常龐大的系統(tǒng)工程，幾乎牽涉到各個(gè)技術(shù)行業(yè)。它能為人類社會(huì)提供源源不斷的能源，從而徹底解決能源問題。而無線能量傳輸技術(shù)是空間太陽能電站的主要關(guān)鍵技術(shù)，亟待突破。

關(guān)鍵詞：空間太陽能電站，無線能量傳輸技術(shù)，能量

Abstract：Space solar power stations is a very huge system engineering, involving almost every industry.It can provide a steady stream of energy for human society, so as to thoroughly solve the energy problem.The wireless energy transmission technology is the main key of space solar power technology,and it needs to break through.Key words: Space solar power station Wireless energy transfer technology energy 0.引言

隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，人類所面臨的能源問題和環(huán)境問題越來越突出，地球礦物資源的大量開采與消耗, 使石油、煤炭等資源日趨短缺，據(jù)估計(jì)包括化石能源在內(nèi)的所有能源儲(chǔ)量僅能夠人類使用100～200年左右。目前全球原油年消耗量約為35億噸，而亞洲的原油尤其是中國的年消耗量正在激增中。在今后25年中，全球原油平均每年消耗將達(dá)50億噸，足以把現(xiàn)已探明的全部儲(chǔ)量耗盡。中國人均能源消耗約為世界人均能源消耗的1/2,為發(fā)達(dá)國家的1/10，為美國的1/13,比其他任何國家更快遇到能源短缺問題。我國如不及早地開展從根本上解決能源問題的研究 能源危機(jī)將會(huì)嚴(yán)重制約我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至威脅到國家的安全。另外過量消耗礦物燃料造成地球生態(tài)環(huán)境的惡化, 也促使人們尋找新能源和各

種可再生能源；再者世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,對能源的需求越來越大。由于空間太陽能具有能流密度大、持續(xù)穩(wěn)定、不受晝夜氣候影響、潔凈、無污染等優(yōu)點(diǎn), 且隨著人類征服太空能力的加強(qiáng),利用空間太陽能發(fā)電SPS（Solar Power from Space）已越來越受世界各國的關(guān)注。

而對于其他類型的能源如風(fēng)能、潮汐能、水電能、地面太陽能、地?zé)崮艿榷加捎诟鞣N各樣的限制而無法為人類提供全面的能源需求，而剩下的可供選擇的就只有核聚變能和空間太陽能，而核聚變能在50年能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還是一個(gè)問題，而空間太陽能電站在20～30年內(nèi)有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，且大氣層外沒有云層、霧、塵埃等，太陽光線不會(huì)被減弱，強(qiáng)度是地面上的7～15倍。且太陽光的輻射能量十分穩(wěn)定，在靜止軌道上建設(shè)的太陽能電站1年中99%的時(shí)間是白天，其利用效率比在地面上高出6～15倍。所以，太陽能空間站的使用將極大緩解人類社會(huì)的能源緊張局面。空間太陽能的概念及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 空間太陽能概念的提出

1968年，美國的Peter Glaser博士提出了太陽能發(fā)電衛(wèi)星（Solar Power Satellite，簡稱SPS）。其基本構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽能發(fā)電衛(wèi)星基地，利用取之不盡的太陽能來發(fā)電，然后通過微波將電能送到地面的接收（天線）裝置，再將所接收的微波能束轉(zhuǎn)變成電能供人類使用。空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)基本由三部分組成：太陽能發(fā)電裝置、能量的轉(zhuǎn)換和發(fā)射裝置以及地面接收和轉(zhuǎn)換裝置。

太陽能發(fā)電裝置將太陽能轉(zhuǎn)化成為電能；能量轉(zhuǎn)換裝置將電能轉(zhuǎn)換成微波或激光，并利用天線向地面發(fā)送能量；地面接收系統(tǒng)利用地面天線接收空間發(fā)射來的能量，通過轉(zhuǎn)換裝置把其轉(zhuǎn)換成為電能供人類使用。整個(gè)過程經(jīng)歷了太陽能一電能一微波一電能的能量或者太陽能一激光一電能轉(zhuǎn)變過程。

1.2 空間太陽能的發(fā)展現(xiàn)狀

1.21國外空間太陽能的發(fā)展現(xiàn)狀

美國在20世紀(jì)70年代，投入約5000萬美元進(jìn)行空間太陽能電站和關(guān)鍵技術(shù)研究，并且提出5GW的“1979 SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)”方案。1995年7月，NASA開展了重新評估SPS可行性的研究，并提出多種創(chuàng)新方案。1999年，NASA在2年內(nèi)投資2200萬美元，開展“空間太陽能探索性研究和技術(shù)”的計(jì)劃，提出SPS未來發(fā)展的技術(shù)路線圖計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)10MW系統(tǒng)的空間驗(yàn)證。2001年后，NASA和美國科學(xué)基金會(huì)共同出資開展“空間太陽能電站概念和技術(shù)程度研究”。2007年美同國防部組織專家完成了《空間太陽能電站作為戰(zhàn)略安傘的機(jī)遇》中期評估報(bào)告。報(bào)告對于美國政府組織開展奪間太陽能電站研究提出4點(diǎn)建議：①要有效的進(jìn)行組織，以解決SPS研制存在的問題；②要為SPS的商業(yè)發(fā)展清除主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；③為SPS的研制創(chuàng)造一個(gè)有利的政策、制度和法律環(huán)境；④政府應(yīng)成為SPS早期的驗(yàn)證者、研制者和用戶，并且激勵(lì)其持續(xù)發(fā)展。

日本是能源極缺的國家，從20世紀(jì)80年代就開始進(jìn)行SPS概念和關(guān)鍵技術(shù)研究。目前共有200多名科學(xué)家參加15個(gè)技術(shù)工作組，90年代起陸續(xù)推出SPS2000、SPS2001、SPS2002、SPS2003、分布式繩系SPS系統(tǒng)等概念設(shè)計(jì)，并且重點(diǎn)在微波傳輸、激光傳輸、材料及空間機(jī)器人技術(shù)方面開展工作。2003年2月27日，日本

提出“促進(jìn)空間太陽能利用”計(jì)劃，已列為國家計(jì)劃，目標(biāo)是在20～30年后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，目前已經(jīng)提出在2030年實(shí)現(xiàn)1GW商業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)路線圖。

歐洲在1998年開展了“空間及探索利用的系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)研究”計(jì)劃，提出了名為太陽帆塔的概念設(shè)計(jì)。2002年8月，歐空局先進(jìn)概念團(tuán)隊(duì)組建了歐洲空間太陽能電站研究網(wǎng)，重點(diǎn)在高效多層太陽電池、薄膜太陽電池、高效微波轉(zhuǎn)化器、輕型大型空間結(jié)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)方面開展研究工作。1.22 國內(nèi)空間太陽能的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國在發(fā)展地面太陽能可再生能源方面做了大量的工作，但利用規(guī)模還十分有限，發(fā)展空間太陽能發(fā)電技術(shù)、解決太陽能的大規(guī)模利用問題才是我國發(fā)展的主要方向。作為空間太陽能發(fā)電的主要關(guān)鍵技術(shù)，WPT在能量傳輸方面起重要作用。我國在雷達(dá)技術(shù)研究、應(yīng)用方面具有一定基礎(chǔ)，激光技術(shù)也已成熟。微波技術(shù)、激光技術(shù)在許多方面得到了應(yīng)用，表明我國在WPT技術(shù)上已具有相當(dāng)基礎(chǔ)。我國已具備了太陽能電池的技術(shù)基礎(chǔ)與空間應(yīng)用能力。盡管就我國的目前空間技術(shù)水平相比還存在許多差距，但就空間工業(yè)基礎(chǔ)來講，我國已具備建設(shè) 太空太陽能電站所需空間技術(shù)的潛能。

2、空間太陽能電站系統(tǒng)方案

國際上已經(jīng)提出幾十種空間太陽能電站概念構(gòu)想，總得來說空間太陽能電站概念可以分為兩大類：一類是非聚光式，另一類是聚光式，而這兩類又分別可以分為平臺(tái)式和分布式。平臺(tái)式非聚光空間太陽能電站的典型代表是美國提出的“1979 SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)”；分布式非聚光窄間太陽能電站的典型代表是日本提出的“分布式繩系太陽能電站衛(wèi)星”；平臺(tái)式聚光空間太陽能電站的典型代表是美國提出的“集成對稱聚光系統(tǒng)”；分布式聚光空間太陽能電站的典型代表是日本提出的“SPS2003”。從發(fā)展趨勢上，空間太陽能電站概念的發(fā)展重點(diǎn)是從系統(tǒng)的輕型化、模塊化等方面開展工作，同時(shí)要重點(diǎn)解決系統(tǒng)的散熱和空間大功率電力的傳輸難題。下面給出幾種典型的空間太陽能電站概念。

2.1 1979 SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)

1979年美國提出第一個(gè)空問太陽能電站概念，名為“1979 SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)”。

該設(shè)計(jì)方案為在地球靜止軌道上布置60個(gè)發(fā)電能力各為5GW的發(fā)電衛(wèi)星，總設(shè)計(jì)目標(biāo)為300GW，約為美國電負(fù)荷的一半，系統(tǒng)主要性能參數(shù)見表1。

表1 1979 SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)主要性能參數(shù)

系統(tǒng)采用桁架式太陽電池陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積和重量均較大，是后來的SPS概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)微波波束到達(dá)地面時(shí)的功率密度很小，波束中心約為23mW／cm2，邊緣只有1mW／cm2，對人、畜和莊稼不會(huì)造成危害。

2.2 集成對稱聚光系統(tǒng)

NASA在20世紀(jì)90年代末的SERT研究計(jì)劃中提出新一代的名為“集成對稱聚光系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)方案，結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。采用了薄膜聚光設(shè)計(jì)，薄膜聚光采用O．5mm厚的Kapton膜，表面太陽光反射率達(dá)到0．9，聚光膜到光伏電池的集光率為4．25。設(shè)計(jì)將聚光太陽陣與微波發(fā)射天線布置在很近的位置，可以大大減小空間電力傳輸系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。

圖2 集成對稱聚光系統(tǒng)

2.3 日本空間太陽能電站方案概念

日本在空間太陽能電站研究中提出了多種方案，主要包括SPS2001、SPS2002、SPS2003、分布式繩系太陽能電站衛(wèi)星概念等(見圖3)。

其中SPS2001采用了聚光系統(tǒng)，并且創(chuàng)新性的提出將太陽電池、微.波轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)射天線集成為夾層結(jié)構(gòu)，大大簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和空間裝配的難度，但散熱問題

極難解決。在SPS2002方案中，改進(jìn)了SPS2001的夾層結(jié)構(gòu)，將太陽電池、發(fā)射天線布置在同一面，另一面作為熱輻射器，可以大大改善熱控的效果，但給能量轉(zhuǎn)化效率和電池兼容性帶來一定問題。SPS2003方案是在SPS2002方案的基礎(chǔ)上，在輻射面后面增加了太陽屏，更加有利于系統(tǒng)的散熱。SPS2003的另一個(gè)重要特點(diǎn)是各部件將采用編隊(duì)飛行的方式保持相對位置穩(wěn)定，是一個(gè)真正的分布式系統(tǒng)。分布式繩系太陽能電站衛(wèi)星概念減小了單個(gè)模塊的復(fù)雜性和重量，更有利于系統(tǒng)的構(gòu)建和組合。其基本單元由尺寸為100m×95m的單元板和衛(wèi)星平臺(tái)組成，單元板為太陽電池、微波轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)射天線組成的夾層結(jié)構(gòu)板。每個(gè)單元板的總重約為42．5t，微波能量傳輸功率為2．1MW，單元板和衛(wèi)星平臺(tái)間采用4根2-10km的繩系懸掛在一起。由25塊單元板組成子板，25塊子板組成整個(gè)系統(tǒng)。

2.4 太陽帆塔

歐洲在1998年開展了“空間及探索利用的系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)研究”計(jì)劃，提出了太陽帆塔概念，主要參數(shù)見表2。表2 歐洲太陽帆塔基本概念

該方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是基于美國提出的太陽塔概念，但采用丁許多新技術(shù)，主要是采用了可展開的輕型結(jié)構(gòu)——太陽帆，可以大大降低系統(tǒng)的總重量、減小系統(tǒng)的裝配難度。每一塊太陽帆電池陣為一個(gè)模塊，尺寸為150m×150m，發(fā)射入軌后自動(dòng)展開，在低地軌道進(jìn)行系統(tǒng)組裝，再通過電推力器運(yùn)往地球同步軌道。

3.空間太陽能電站的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 低成本、高效率、強(qiáng)抗輻射的光電能量轉(zhuǎn)換

需要發(fā)展聚光太陽電池和薄膜太陽電池，以減輕產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)抗輻射能力，降低生產(chǎn)成本。

3.2 低成本的地面與軌道間的運(yùn)輸

運(yùn)輸成本與每次發(fā)射的有效載荷包裝的大小有關(guān)。大包裝（80t）有利于減少發(fā)射和太空組裝次數(shù)，但需研制重型運(yùn)載器；小包裝（20t左右）則可利用成熟的運(yùn)載器或運(yùn)輸系統(tǒng)，節(jié)省成本，但運(yùn)輸和空間組裝次數(shù)相應(yīng)增加。當(dāng)前使用的運(yùn)載火箭和航天飛機(jī)的發(fā)射成本仍然居高不下，平均在20000美元/Kg以上，應(yīng)盡量使之降到400美元/美元以下。空間太陽能電站體積大、重量大，需要多次發(fā)射到近地軌道(LEO)進(jìn)行組裝，再送往地球同步軌道(GEO)。岡此，空間太陽能電站系統(tǒng)需要兩類空間運(yùn)輸技術(shù)：低成本大運(yùn)載近地運(yùn)載器，高性能軌道問推進(jìn)系統(tǒng)。目前最大的運(yùn)載火箭包括美國的土星五號和俄羅斯的能源號運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力超過100t。而目前廣泛使用的商用運(yùn)載火箭，包括“德爾塔”、“質(zhì)子”、“阿里亞娜”和“長征”等，近地軌道運(yùn)載能力從11．2—25．0t不等。為了節(jié)約成本，有必要發(fā)展大刑的可重復(fù)使用的運(yùn)載丁具。高比沖、長壽命的電推進(jìn)系統(tǒng)是空間太陽能電站最有前途的空間軌道轉(zhuǎn)移推進(jìn)方式。美國已經(jīng)研制50kW霍爾電推力器，需要進(jìn)一步研究大推力的電推進(jìn)系統(tǒng)，以適應(yīng)空間太陽能發(fā)電站的需求。

空間太陽電站的太陽能發(fā)電考慮兩種形式，即光電轉(zhuǎn)化形式和熱電轉(zhuǎn)化形式。上世紀(jì)90年代，考慮到熱電轉(zhuǎn)換的較高效率，在空間站的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中曾對空間太陽能熱動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛研究。隨著光電轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)步，其較高的效率(已經(jīng)成熟的空間太陽能電池的效率接近30％)和高可靠性使得空間太陽能電站的太陽能發(fā)電更多的立足于光電轉(zhuǎn)化。目前。從空間太陽能電站的需求來看，為了提高系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)的質(zhì)量，研究重點(diǎn)是發(fā)展聚光太陽電池和薄膜太陽電池技術(shù)，以提高能量轉(zhuǎn)換效率，減輕產(chǎn)品重量，并需要進(jìn)一步增強(qiáng)抗輻射等

空間環(huán)境適應(yīng)能力，降低生產(chǎn)成本。其中聚光太陽電池最為看好，也是目前空間太陽能電站系統(tǒng)較多采用的方案。圖4為美國的SERT計(jì)劃給出的與空間太陽能電站發(fā)展目標(biāo)相對應(yīng)的太陽能發(fā)電技術(shù)目標(biāo)。

圖4 太陽能發(fā)電技術(shù)目標(biāo)

3.3 無線能量傳輸技術(shù)

無線能量傳輸技術(shù)是空間太陽能電站最關(guān)鍵的技術(shù)。無線能量傳輸主要有微波和激光兩種，激光穿過大氣時(shí)損耗太大，故目前主要考慮用微波。首先，要提高微波發(fā)生器將電流轉(zhuǎn)化為微波的效率，提高地面硅整流二極管的接受和轉(zhuǎn)化效率，以及其它微波器件的效率。其次，要解決微波波速的生成和指向控制技術(shù)。第三，要確定微波頻率的選擇。無線能量傳輸技術(shù)是空間太陽能電站的主要關(guān)鍵技術(shù)，在空間將太剛能轉(zhuǎn)換成電能后，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為微波或激光，通過WPT傳輸?shù)降孛妫偻ㄟ^微波或激光接收裝置轉(zhuǎn)換回電能。目前來看，微波無線能量傳輸技術(shù)相對更為可行。1964年，一個(gè)2．4kg重的無線電力傳輸直升飛機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證，接收功率達(dá)到270W，飛行高度為15m。1975年，更大功率的微波電力傳輸試驗(yàn)在美國的JPL試驗(yàn)成功，傳輸距離達(dá)到1．6km，接收功率達(dá)到30kW，接收端的直流轉(zhuǎn)化效率達(dá)到0．84。13本已進(jìn)行了幾次空間微波電力傳輸試驗(yàn)，主要研究微波

波束在空間等離子體環(huán)境下的相瓦作用。激光傳輸能量集中，所需的接收設(shè)備小，造價(jià)便宜，且可以直接轉(zhuǎn)化為氫等存儲(chǔ)起來。但是，激光穿過大氣層時(shí)，有能量損耗，在惡劣氣候條件下不能使用，而且大功率的激光技術(shù)目前還有許多難點(diǎn)，需要進(jìn)一步研究才能應(yīng)用。日前無線能量傳輸技術(shù)研究的重點(diǎn)是大功率、高效率、長壽命的能量轉(zhuǎn)化器件技術(shù)，這對于降低系統(tǒng)的質(zhì)量、減小熱控等的復(fù)雜性都非常重要。

3.4空間技術(shù)

1)空間組裝、維護(hù)和維修技術(shù)

空間太陽能電站系統(tǒng)體積和重量巨大，需在近地軌道進(jìn)行空間裝配，而且系統(tǒng)在軌工作壽命達(dá)30～40年，在全任務(wù)周期內(nèi)，面臨著大量空間碎片和微流星體等的威脅，此外由于空間太陽能電站運(yùn)行時(shí)問長，其攜帶的燃料有限，需要進(jìn)行在軌加注，維護(hù)任務(wù)需求很大，需要研究結(jié)構(gòu)和部件模塊自主組裝技術(shù)、空間無人維護(hù)和維修技術(shù)。2006年1月22 13，日本成功發(fā)射了Furoshiki衛(wèi)星，多個(gè)衛(wèi)星在空間釋放后，相互展開形成天線網(wǎng)格，之后整個(gè)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，以保證天線網(wǎng)格的張力。天線網(wǎng)格搭建完畢后，機(jī)器人就可以在網(wǎng)格上工作以建造相控陣天線。主要驗(yàn)證新型自主空間展開天線和空間機(jī)器人技術(shù)。

2)姿態(tài)控制及波束指向控制技術(shù)

空間太陽能電站的面積將達(dá)到幾十平方公里，在運(yùn)行過程中，既要保證太陽電池陣盡可能對日定向，又要保證微波波束與地面接收天線精確定向，給系統(tǒng)的姿態(tài)控制和波束指向控制帶來很大的難題。特別是波束指向控制技術(shù)對于空間太陽能電站的安全有效運(yùn)行極其重要。

3)熱控材料及熱控技術(shù)

空間太陽能電站中的光、電、微波能量轉(zhuǎn)換過程中所產(chǎn)生的熱量排散是方案設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)難題之一，而適合的工作溫度又是保證系統(tǒng)長期正常工作的必要條件，采用合理的熱控方案和熱控材料對于提高系統(tǒng)可靠性、降低系統(tǒng)質(zhì)量具有重要意義。

4)空間電力管理與輸送技術(shù)

空間太陽能電站的輸出功率達(dá)到GW級，其電流十分強(qiáng)大，如果采用常規(guī)技術(shù)，需要大量的電纜、絕緣材料和散熱材料，嚴(yán)重影響到空間太陽能電站的重量和成

本。需研制高溫超導(dǎo)輸電電纜、長壽命高可靠制冷器、高效直流變換器及新型的絕緣、散熱材料等。

5)輕型、長壽命的結(jié)構(gòu)及其部件

空間太陽能電站的體積巨大，工作壽命長達(dá)30年以上，為降低發(fā)射成本，需研制超輕型的展開式結(jié)構(gòu)、充氣膨脹結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新的多功能結(jié)構(gòu)以及耐空間輻射環(huán)境的輕型復(fù)合材料。

6）太空自主組裝及機(jī)器人

未來在太空建造太陽電站時(shí)，簡單的、規(guī)范化的組裝任務(wù)由結(jié)構(gòu)和部件模塊自主完成，復(fù)雜的組裝、維修和服務(wù)任務(wù)由機(jī)器人輔助完成。要在航天飛機(jī)和國際空間站遙控操作臂的基礎(chǔ)上，發(fā)展遙控機(jī)器人，繼而研究6自由度的機(jī)器人。

7）結(jié)構(gòu)與部件的高度模塊化和批量生產(chǎn)

太陽電站的結(jié)構(gòu)與部件需制作成大小適中，具有高包裝效率的模塊，使其能用成熟的運(yùn)載器或運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)射，便于在太空自主裝配、在軌維修和更換。

8）微波傳輸能量的分析

目前來看，微波無線能量傳輸技術(shù)相對更為可行。1964年，一個(gè)2.4kg重的無線電力傳輸直升飛機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證，接收功率達(dá)到270w，飛行高度為15m。1975年，更大功率的微波電力傳輸試驗(yàn)在美國的JPL試驗(yàn)成功，傳輸距離達(dá)到1.6km，接收功率達(dá)到30kw，接收端的直流轉(zhuǎn)化效率達(dá)到0.84。日本已進(jìn)行了幾次空間微波電力傳輸試驗(yàn)，主要研究微波波束在空間等離子體環(huán)境下的相互作用。在地球大氣層外，太陽在單位時(shí)間內(nèi)投射到日地平均距離處，且垂直于射線方向地單位面積上地全部輻射能，叫做太陽常數(shù)。美國宇航局標(biāo)準(zhǔn)取太陽常數(shù)為135.3mW／cm2。美國的“參考系統(tǒng)”太陽能空間發(fā)電衛(wèi)星設(shè)計(jì)位于地球同步軌道，發(fā)射時(shí)的能量密度為23mW／cm2；日本設(shè)計(jì)的SPS2000位于低軌道，發(fā)射時(shí)能量密度為57.4ｍW／cm2，到達(dá)地面時(shí)的能量密度為0.9ｍW／cm2。目前國際上關(guān)于微波使用的安全性標(biāo)準(zhǔn)：美國和西歐為10mW／cm2；日本為5ｍW／cm2。所以傳輸電能的微波不會(huì)對地球表面生物造成傷害。同時(shí)，SPS不會(huì)引起致命的病變，在這方面也不會(huì)有大規(guī)模殺傷性。這也就意味著，“作為武器，水槍比SPS更有效。”Moss認(rèn)SPS“微波光束列始終在接收站的絕對控制下，稍稍偏離天線的精

確軌道，就會(huì)迅速關(guān)閉。并且，最重要的是，接觸微波能并不會(huì)致命。它不象激光那樣具有熱‘攻擊性’，也不象X光輻射那樣離子化

微波的頻率為2.45GHz或5.8GHz，這是分配給工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)療使用的頻率，不會(huì)對通訊造成影響。但是空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星發(fā)出的微波束穿過電離層和大氣層到達(dá)地面時(shí)，大功率微波將與空間等離子體、大氣粒子相互作用，在波束通過的區(qū)域和臨近區(qū)域引起一些變化，如電子被加熱，電離度增大，激勵(lì)產(chǎn)生等離子體波等；同時(shí)微波束的特性也將被改變。這些問題需要研究和實(shí)驗(yàn)。

激光傳輸能量的分析：激光方向性強(qiáng)、能量集中，所需的接收設(shè)備小，造價(jià)便宜，且可以直接轉(zhuǎn)化為氫等存儲(chǔ)起來。利用激光可以攜帶大量的能量，可以用較小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的輸電。有關(guān)研究選擇激光的優(yōu)勢在于。所需的傳輸和接收設(shè)備是微波所需的1/10。不存在干擾通信衛(wèi)星的風(fēng)險(xiǎn)--使用微波卻存在這種問題。不足點(diǎn)之一是障礙物會(huì)影響激光與接收裝置之間的能量交換。在惡劣氣候條件下不能使用，使用激光不能像微波那樣穿過云層能量會(huì)在中途喪失一半。用激光傳輸能量整個(gè)過程首先在太空中把太陽光直接泵浦成激光，或先把太陽光轉(zhuǎn)換為電能再轉(zhuǎn)換成激光。第二步，把激光發(fā)射回地面。第三步，把激光轉(zhuǎn)換成電能或直接轉(zhuǎn)化為氫等存儲(chǔ)起來。

一些國家開展了太陽能直接泵浦固體激光器的研究，包括美國、日本、以色列、中國等，但是轉(zhuǎn)換效率都很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用階段。

4、總結(jié)以及個(gè)人看法

（1）我國以及世界的能源現(xiàn)狀表明，發(fā)展空間太陽能電站是解決未來的能源需求，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的合理選擇。

（2）太陽能空間電站有巨大開發(fā)價(jià)值，但在關(guān)鍵技術(shù)上需進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，加快發(fā)展載人航天及空間站技術(shù)和無線能量傳輸技術(shù)。

（3）如果從現(xiàn)在起開展空間電站各種相關(guān)技術(shù)的準(zhǔn)備工作，可能在20年左右 時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)太陽能空間站的商業(yè)化。

（4）在研究外太空的太陽能利用，全國甚至全世界的科研機(jī)構(gòu)應(yīng)該團(tuán)結(jié)協(xié)作，盡快把關(guān)鍵技術(shù)弄好，以解決全球的能源問題。

第四篇：太陽能光伏發(fā)電論文太陽能發(fā)電論文太陽能路燈論文

太陽能光伏發(fā)電論文太陽能發(fā)電論文太陽能路燈論文.txt熬夜，是因?yàn)闆]有勇氣結(jié)束這一天；賴床，是因?yàn)闆]有勇氣開始這一天。朋友，就是將你看透了還能喜歡你的人。本文由lvyanbing01貢獻(xiàn)

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國內(nèi)電力科技信息

廣西電力建設(shè)科技 信息 2008 年第 1 期(總 122 期)年底, 我省風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到 50 萬 kW。在酒泉市, 年風(fēng)力發(fā)電量已達(dá) 8 億 kW h, 風(fēng)電裝 機(jī)容量占全國的五分之一, 成為全國五大風(fēng)力發(fā)電場之一。

轉(zhuǎn)載自 中國電力 網(wǎng)!? 2008-02-19 2010 年蘇滬沿海將建成百萬千瓦級風(fēng)電基地

國家發(fā)改委網(wǎng)站公布了我國 可再生能源發(fā)展# 十一五? 規(guī)劃!。規(guī)劃!指出, # 十一五?期 間, 我國將在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的江蘇、上海、福建、山東和廣東等沿海地區(qū)加快開發(fā)利用風(fēng)能資源, 尤其在蘇滬沿海連片建設(shè)大型風(fēng)電場, 形成百萬千瓦級風(fēng)電基地。而根據(jù)我國可再生能源發(fā) 展# 十一五?規(guī)劃, 2010 年蘇滬沿海地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到 100 萬 kW 以上。根據(jù) 規(guī)劃!, 推動(dòng)百萬千瓦風(fēng)電基地建設(shè)、持風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化和進(jìn)行近海風(fēng)電試驗(yàn), 是# 十 一五?期間我國發(fā)展風(fēng)電的重點(diǎn)。其中, 將在蘇滬沿海、河北張家口壩上、甘肅安西和昌馬、內(nèi) 蒙古輝騰錫勒和吉林白城等風(fēng)能資源條件好、電網(wǎng)接入設(shè)施完備、電力負(fù)荷需求大的地區(qū)興建 百萬千瓦級風(fēng)電基地。在風(fēng)能資源和電力市場優(yōu)良的地區(qū)建成數(shù)十個(gè) 10 萬 kW 級的大型風(fēng) 電場。規(guī)劃!強(qiáng)調(diào), 在進(jìn)行大型風(fēng)電場、特別是百萬千瓦風(fēng)電基地建設(shè)時(shí), 要支持風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn) 化。具體做法是, 重點(diǎn)扶持幾個(gè)技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)的國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備整機(jī)制造企業(yè), 全面提高國產(chǎn) 風(fēng)電設(shè)備零部件的技術(shù)水平和制造能力。同時(shí)建立國家級試驗(yàn)風(fēng)電場, 支持風(fēng)電設(shè)備檢測和 認(rèn)證能力建設(shè)。根據(jù)最新風(fēng)能資源評價(jià)成果, 全國陸地上的技術(shù)可開發(fā)風(fēng)能資源約 3 億 kW。2003 年以 來, 國家組織開展了全國風(fēng)能資源評價(jià)和風(fēng)電場選址工作, 同時(shí)實(shí)施了風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目。政府 承諾落實(shí)電網(wǎng)接入系統(tǒng)和全額接受風(fēng)電發(fā)電量, 以上網(wǎng)電價(jià)和風(fēng)電設(shè)備的本地化率為條件, 通 過招標(biāo)選擇投資者。# 十五?時(shí)期實(shí)施了三期招標(biāo)工作, 確定了總裝機(jī)容量 160 萬 kW 的風(fēng)電 項(xiàng)目。為了加快風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展, 國家采取了特許權(quán)招標(biāo)方式推進(jìn)大型風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè), 并促進(jìn) 風(fēng)電設(shè)備本地化生產(chǎn)和風(fēng)電技術(shù)的自主創(chuàng)新。截至 2005 年底, 全國已建成并網(wǎng)風(fēng)電場 60 多 個(gè), 總裝機(jī)容量達(dá)到 126 萬 kW, 為風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)載自 中國電力 網(wǎng)!? 2008-03-19 海南太陽能發(fā)電潛能抵 51 個(gè)三峽電站

日上午, 海南省政協(xié)委員孫業(yè)生在政協(xié)海南省五屆一次會(huì)議大會(huì)發(fā)言時(shí)呼吁: 大規(guī)模 5 廣西電力建設(shè)科技信息 2008 年第 1 期(總 122 期)國內(nèi)電力科技信息

推廣開發(fā)太陽能光伏產(chǎn)業(yè), 把海南建設(shè)成為一個(gè)獨(dú)具光伏產(chǎn)業(yè)特色的島嶼和人居環(huán)境。打造海南光伏島 孫業(yè)生在題為 借太陽之能舉全省之力打造海南# 光伏島?!的發(fā)言中說, 據(jù)預(yù)測, 全世界石 油儲(chǔ)量只夠開采 30~ 40 年, 天然氣約 60 年。能源安全日益上升到國家安全的高度。各國紛 紛開發(fā)清潔環(huán)保的新能源以解決能源危機(jī)。而海南省無論是太陽能、風(fēng)能、潮汐能等清潔能源的儲(chǔ)量都相當(dāng)豐富, 尤其是太陽能, 是海 南省最適宜大規(guī)模開采的清潔能源。據(jù)建設(shè)部有關(guān)資料顯示, 我省年均日照天數(shù) 225 天, 一年 光照時(shí)長可達(dá) 2400h 以上, 太陽年總輻照量 4500~ 5800M J/ m 2。如果一年到達(dá)海南地表的太 陽能都被利用來發(fā)電的話, 則一年可發(fā)電 43750 億 kW h, 比 51 個(gè)三峽水電站一年的發(fā)電總 量還要高。推廣使用清潔能源 孫業(yè)生委員在發(fā)言中也指出, # 我省發(fā)展太陽能經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)較好, 在全省推廣使用清潔能 源, 可行性很高。? 據(jù)調(diào)查, 目前, 海南省生產(chǎn)、組裝太陽能熱水器的廠家有 20 多家, 省內(nèi)大部分高檔酒店、賓 館, 以及醫(yī)院等熱水需求量大的單位, 普遍安裝了太陽能熱水器。一些企業(yè)積極利用太陽能技 術(shù)解決能源需求, 比如中國城擬用屋頂安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng), 將其改造成為低能耗示范建 筑。太陽能路燈也走上了市政道路和一些公共場所、三亞市政交通站改造安裝建設(shè)了太陽能 候車亭 % %我省# 十一五?發(fā)展規(guī)劃, 提出大力發(fā)展新能源技術(shù);省# 十一五?科技發(fā)展規(guī)劃, 也 將開發(fā)利用太陽能資源列入重點(diǎn)發(fā)展專項(xiàng)。孫業(yè)生委員說, 海南豐富的太陽能資源吸引了不少有遠(yuǎn)見的企業(yè)。比如排名全球第三、中 國第一的無錫尚德太陽能公司, 目前正積極與海南拓成太陽能有限公司開展合作, 計(jì)劃在我省 建設(shè)光伏電站。目前, 省發(fā)改廳已同意兩家公司聯(lián)合在三亞建設(shè) 15MW、洋浦 10MW、海口 10MW 光伏并網(wǎng)電站。建議發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè) 孫業(yè)生提出了發(fā)展太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建議: 全面進(jìn)行全省太陽能資源的普查評估。盡快制定海南光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃, 爭取把太陽能作為海南省未來的支柱能源;加大對太 陽能利用知識(shí)的普及, 加強(qiáng)公眾環(huán)境教育, 在全社會(huì)形成利用新能源、保護(hù)環(huán)境的良好氛圍;制 定優(yōu)惠的產(chǎn)業(yè)政策, 扶持太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。研究制定海南省太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、措施, 將光 伏發(fā)電等大型的利用太陽能的建設(shè)項(xiàng)目納入省級財(cái)政預(yù)算和計(jì)劃, 科學(xué)制定合理資金比例和 增長速度以保障太陽能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展;選擇起點(diǎn)高、技術(shù)能力強(qiáng)的太陽能企業(yè), 扶持其發(fā) 展成為太陽能光伏發(fā)電的龍頭產(chǎn)業(yè)。在今年內(nèi), 積極協(xié)助海南省企業(yè)爭取將其三地 35M W 光 伏并網(wǎng)電站建設(shè)列入國家 300M W 的光伏發(fā)電總體規(guī)劃, 以獲得國家資金支持;有選擇性地建 設(shè)太陽能示范小區(qū)、示范街道、太陽能示范建筑, 大力推廣使用太陽能路燈、太陽能熱水器、太 陽能空調(diào)等;建立太陽能利用技術(shù)研發(fā)中心。

轉(zhuǎn)載自 海南日 報(bào)!? 2008-01-29 6 1

第五篇：太陽能學(xué)習(xí)心得

太陽能發(fā)電系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

太陽能發(fā)電類型

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

太陽能光發(fā)電是將太陽能直接轉(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。

太陽能熱發(fā)電是先將太陽能轉(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熱能通過熱機(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，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。結(jié)構(gòu)和工作原理

太陽能發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽能電池組件(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)，而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。太陽能發(fā)電原理

太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件(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。

1.1 太陽能電源系統(tǒng)

太陽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。(1)電池單元：

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)勢壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場的兩側(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，太陽能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對負(fù)載的功率P輸出。

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

(2)電能儲(chǔ)存單元：

太陽能電池產(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)無日照時(shí)間決定。

1.2 控制器

控制器的主要功能是使太陽能發(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，如電池開路或接反時(shí)切斷開關(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。

1.3 DC-AC逆變器

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。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(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。2 效率

在太陽能發(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。但相對于太陽能電池技術(shù)來講，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)是太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。太陽能電池問世以來，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。目前對硅電池轉(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。幾種太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率見表1。

表1 轉(zhuǎn)換效率

實(shí)驗(yàn)室典型電池 商品薄膜電池

各種太陽能電池 ηmax(%)各種太陽能電池 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。