第一篇：國內太陽能光伏清潔生產狀況令人擔憂

國內太陽能光伏清潔生產狀況令人擔憂

環球光伏網（GlobePV.com）消息：一國際環保組織日前發布了我國第一份國內光伏發電清潔生產現狀得報告，該研究報告通過調研和訪談得形式，系統地分析了產業鏈各個環節得環境影響、能耗以及碳排放等問題。結果顯示，我國光伏發電行業每前得主要污染排放與高能耗問題是有技術解決方案得，并在國內已有實踐。

這份《我國光伏發電產業清潔生產研究報告》指出，就能耗而言，光伏發電發電是低碳能源;同時，我國光伏發電行業實現清潔生產并沒有技術瓶頸，光伏發電產業是可以實現環境保護與降低成本得雙贏得。

光伏發電發電比起化石能源在能耗等方面具有明顯得優越性。光伏發電發電得能量回收周期僅為1.3年，而其使用壽命為25年，這意味著1.3年之后約24年時間里光伏發電發電都是零碳排放。

在光伏發電制造過程中，光伏發電發電得碳排放量也只是化石能源得1/10到1/20，在節能減排方面擁有無可比擬得優越性。

作為一種清潔能源，人們對太陽能光伏發電發電充滿期望。但經過近幾年爆發式得發展，光伏發電產業在生產環節得污染與能耗問題已隨之凸顯，備受社會得關注與質疑。

目前，我國已成為世界最大得光伏發電設備生產國，但整個光伏發電產業得清潔生產狀況令人憂慮。以產業上游得多晶硅環節為例，目前我國得多晶硅企業有70多家，只有20家達到2011年頒布得國家《多晶硅行業準入條件》要求，說明我國得多晶硅企業只有不到1/3得企業得能耗和環保達標能夠滿足清潔生產得基本要求。這20家企業規模也參差不齊，有得生產規模達到了萬噸級，有得規模較小，有得還在建設中沒有實際生產，能夠繼續生產得企業不到10家。除了多晶硅環節，國內下游得組件企業多達700-800家，只有少數幾家上市企業發布了企業社會責任報告，披露了企業得能耗水平和“三廢”排放情況。我國光伏發電企業對清潔生產得認識還多停留于口號和形式上。在常規污染控制方面存在很多漏洞。該研究報告認為，光伏發電行業得生產現狀之所以令人不滿，企業和政府都有著不可推卸得責任。大多數國內企業只是把清潔生產停留在末端治理階段，并沒有將清潔生產得概念從源頭實施，未升級換代生產技術，使得治理費用高，而效果卻并不理想。同時，行業缺少監管以及統一得行業生產標準，加之各地方政府在大力發展新能源得過程中，盲目追求數量，地方有關部門以及工業園區為了招商引資降低三廢排放標準，或者不嚴格執行相關環境標準，配套污染治理設施落實不到位，使得光伏發電行業得環境影響存在一定隱患。多晶硅行業在發展前期供不應求得局面也使生產企業忽略環保標準和清潔生產。國內得多晶硅行業由于起步較晚，又同時面臨工藝和裝備落后得問題。

通過調研該報告提出，作為一種成熟得能源轉化技術，光伏發電生產過程中可能出現得污染是可以通過清潔生產技術解決得。而這些措施和技術在國內已經有企業在實施，說明技術并不是清潔生產得瓶頸。

報告呼吁，政府盡快制定更全面得光伏發電行業清潔生產標準，并建立相關認證體系，作為市場得準入標準，規范和引導光伏發電行業未來得發展方向。企業也應對社會發布年度清潔生產報告，公開透明地披露各個環節得環境指標和能耗水平。

第二篇：太陽能光伏發電國內現狀和展望

太陽能光伏發電國內現狀和展望

一、中國光伏發電的戰略地位

1.1 中國的能源資源和可再生能源現狀和預測；

無論從世界還是從中國來看，常規能源都是很有限的，中國的一次能源儲量遠遠低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10％。圖一給出了世界和中國主要常規能源儲量預測。

從長遠來看，可再生能源將是未來人類的主要能源來源，因此世界上多數發達國家和部分發展中國家都十分重視可再生能源對未來能源供應的重要作用。在新的可再生能源中，光伏發電和風力發電是發展最快的,世界各國都把太陽能光伏發電的商業化開發和利用作為重要的發展方向。根據歐洲JRC 的預測，到2030年太陽能發電將在世界電力的供應中顯現其重要作用，達到10%以上，可再生能源在總能源結構中占到30％；2050 年太陽能發電將占總能耗的20%，可再生能源占到50％以上，到本世紀末太陽能發電將在能源結構中起到主導作用。圖二是歐洲JRC 的預測。

中國是一個能源生產大國，也是一個能源消費大國。2003 年能源消費總量約為16.8 億噸，比2002 年增長13%，其中：煤炭占67.1%、石油占22.7%、天然氣占2.8%、水電等占7.3%，石油進口達到9700 萬噸。由于能源需求的強勁增長，煤炭在能源消費結構中的比例有所提高，比2002 年提高1 個百分點。下圖給出了我國2003 年一次能源消費構成。

我國政府重視可再生能源技術的發展，主要有水能、風能、生物質能、太陽能、地熱能和海洋能等。我國目前可再生能源的發展現狀如下：

水能：我國經濟可開發的水能資源量為3.9 億千瓦，年發電量1.7 萬億千瓦時，其中5 萬千瓦及以下的小水電資源量為1.25 億千瓦。到2003 年底，我國已建成水電發電裝機容量9000 萬千瓦，其中小水電容量3000 萬千瓦。

風能：我國瀕臨太平洋，季風強盛，海岸線長達18000 多公里，內陸還有許多山系，改變了氣壓的分布，形成了分布很廣的風能資源。根據全國氣象臺風能資料估算，我國陸地可開發裝機容量約2.5 億千瓦，海上風能資源量更大，可開發裝機容量在7.5 億千瓦,總共可開發裝機容量10 億千瓦。目前全國已建成并網風力發電裝機容量57 萬千瓦，此外，還有邊遠地區農牧民使用的小型風力發電機約18 萬臺，總容量約3.5 萬千瓦。

太陽能：目前太陽能利用方式主要有熱利用和光電利用兩種，到2003 年底，全國已安裝光伏電池約5 萬千瓦，主要為邊遠地區居民及交通、通訊等領域提供電，現在已開始進行并網光伏發電系統的試驗和示范工作。全國已有太陽光伏電池及組裝廠 10 多家，制造能力超過2 萬千瓦。到2003 年底，全國太陽熱水器使用量為5200 萬平方米，約占全球使用量的40%，年生產量為1200 萬平方米。

生物質能：生物質能主要有農、林生產及加工廢棄物、工業廢水和城市生活垃圾等。目前，全國農村已有戶用沼氣池1300 多萬口，年產沼氣約33 億立方米；大中型沼氣工程2200 多處，年產沼氣約12 億立方米；生物質發電裝機容量200多萬千瓦。

其它可再生能源：除上述水能、風能、太陽能、生物質能外，還有地熱能、海洋能等可再生能源資源。目前所占比例不大。我國目前新技術利用可再生能源（不含傳統秸稈燃燒和5 萬千瓦以上的大水電）總量為5000 萬噸標煤，占能源消耗總量3％。

可再生能源是可循環利用的清潔能源，是滿足人類社會可持續發展需要的最終能源選擇。目前，小水電、風電、太陽熱水器和沼氣等可再生能源技術已經成熟，生物質供氣和發電技術也接近成熟，具有廣闊的發展前景。預計今后20-30年內，可再生能源將逐步從弱小地位走向能源主角，將對經濟和社會發展做出重大貢獻。我國可再生能源2010，2020 直至2050 年的發展預測如下：

中國電力現狀和未來電力缺口分析

中國的電力供應在2000 年以前不緊張，2001 年以后，由于經濟發展迅猛，電力需求以每年超過20％的速度增長，2003 年全國出現電力供應嚴重不足的現象，電力供應的緊張情況在今后2－3 年內不會緩解。2002 年全國電力裝機35657萬千瓦，煤電占74.5％，發電16542 億千瓦時，煤電占81.7％。下表給出了2002年我國電力裝機和發電情況：

按照目前的經濟發展趨勢和中國的資源情況，2010 年和2020 年的電力供應單靠傳統的煤、水、核是不夠的，尚存在一定的缺口，需要由可再生能源發電來填補。

二、世界光伏產業現狀和發展預測

太陽電池是利用材料的光生伏打效應直接將太陽能變成電能的半導體器件，也稱光伏電池。1954 年，第一塊實用的硅太陽電池（η＝6％）與第一座原子能發電站同時在美國誕生，1959 年太陽電池進入空間應用，1973 年能源危機后逐步轉到地面應用。

光伏發電分為獨立光伏系統和并網光伏系統。獨立光伏電站包括邊遠地區的村莊供電系統，太陽能戶用電源系統，通信信號電源，陰極保護，太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發電系統。

并網光伏發電系統是與電網相連并向電網饋送電力的光伏發電系統。目前從技術上可以實現的光伏發電系統并網的方式有：屋定并網發電系統和沙漠電站系統。屋頂系統是利用現有建筑的屋頂有效面積，安裝并網光伏發電系統，其規模一般在幾個kWp 到幾個 MWp 不等。沙漠電站則是在無人居住的沙漠地區開發建設大規模的并網光伏發電系統，其規模從10MWp 到幾個GWp 的規模不等。

近年來，世界太陽電池年產量迅速增加，連續8 年增速在30%左右，2004 年的年增長率甚至超過60%，達到1200MW。下圖給出世界歷年太陽電池產量：

三、中國光伏發電市場和產業現狀

3.1 中國太陽電池的市場發展

我國于1958 年開始研究太陽電池，于1971 年成功地首次應用于我國發射的東方紅二號衛星上。于1973 年開始將太陽電池用于地面。我國的光伏工業在80年代以前尚處于雛形，太陽電池的年產量一直徘徊在10KW 以下，價格也很昂貴。

由于受到價格和產量的限制，市場的發展很緩慢，除了作為衛星電源，在地面上太陽電池僅用于小功率電源系統，如航標燈、鐵路信號系統、高山氣象站的儀器用電、電圍欄、黑光燈、直流日光燈等，功率一般在幾瓦到幾十瓦之間。在“六五”(1981－1985)和“七五”(1986－1990)期間，國家開始對光伏工業和光伏市場的發展給以支持，中央和地方政府在光伏領域投入了一定資金，使得我國十分弱小的太陽電池工業得到了鞏固并在許多應用領域建立了示范，如微波中繼站、部隊通信系統、水閘和石油管道的陰極保護系統、農村載波電話系統、小型戶用系統和村莊供電系統等。同時，在“七五”期間，國內先后從國外引進了多條太陽電池生產線，除了一條1MW 的非晶硅電池生產線外，其它全是單晶硅電池生產線，使得我國太陽電池的生產能力猛增到4.5MWp/ 年，售價也由“七五”初期的80 元/Wp 下降到40 元/Wp 左右。

九十年代以后，隨著我國光伏產業初步形成和成本降低，應用領域開始向工業領域和農村電氣化應用發展，市場穩步擴大，并被列入國家和地方政府計劃，如西藏 “陽光計劃”、“光明工程”、“西藏阿里光伏工程”、光纖通訊電源、石油管道陰極保護、村村通廣播電視、大規模推廣農村戶用光伏電源系統等。進入21 世紀，特別是近3 年的“送電到鄉”工程，國家投資20 億，安裝20MW，解決了我國800 個無電鄉鎮的用電問題，推動了我國光伏市場快速、大幅度增長。

與此同時，并網發電示范工程開始有較快發展，從5kW、10kW 發展到100kW 以上，2004 年深圳世博園1MW 并網發電工程成為我國光伏應用領域的亮點。截止2004 年底，我國光伏系統的總裝機容量約達到65MW。

深圳、汕頭、廣州和浙江等地，大量出口太陽能庭院燈，年銷售額達5 億之多。庭院燈用的電池片通常進口，然后用膠封裝，工藝簡單。所用電池片每年達6MW 之多，是太陽電池應用的一個大戶(這部分未入統計)。3.2 中國太陽電池的產業化現狀

上世紀七十年代末到八十年代中，我國一些半導體器件廠開始利用半導體工業廢次單晶和半導體器件工藝生產單晶硅太陽電池，我國光伏工業進入萌發時期。八十年代中后期，我國一些企業引進成套單晶硅電池和組件生產設備，以及非晶硅電池生產線，使我國光伏電池∕組件總生產能力達到4.5MW，我國光伏產業初步形成。九十年代初中期，我國光伏產業處于穩定發展時期，生產量逐年穩步增加。九十年代末我國光伏產業發展較快，設備不斷更新。2003 年、2004 年在我國《送電到鄉》工程及國際市場推動下，一批電池生產線、組件封裝線、晶硅錠∕硅片生產線相繼投產和擴產，使我國光伏產業的能力有大幅度上升，我國光伏產業進入全面快速發展時期。截止2004 年底，我國光伏產業總的年生產能力為：組件150MW，電池生產67MW，硅錠∕硅片生產54MW；生產量約為組件100MW，電池42MW(其中非晶硅 4MW)，硅錠∕硅片46MW。

最近3 年由于《送電到鄉》工程和國際市場的推動，我國太陽電池∕組件生產迅速增長，2004 年的產量是2002 年的6 倍。電池和組件性能不斷提高，商業化電池效率由八十年代的10－12％提高到12－14％。太陽電池∕組件成本20 年來不斷降低，售價由八十年代初的65－70 元∕Wp 降到2003 年的24－28 元∕Wp，2004 年由于太陽級硅國際性緊缺，售價又回升到28－32 元∕Wp。2004 年我國太陽電池的實際產量達到50MWp，國內光伏市場消化掉不到10MWp 的光伏組件，產品絕大部分出口到國外。

雖然我國光伏產業發展迅速，產業規模和技術水平都有相應提高。但同發達國家相比，仍存在很大差距，如：專用原材料國產化程度不高，品種不全，已經實現國產化的材料和部件，其性能比國外偏低，如銀、鋁漿、EVA 等。組件封裝低鐵絨面玻璃、TPT 尚未投放市場。

光伏產業鏈上游小、下游大的不平衡狀態，其中最嚴重的是太陽級多晶硅生產是空白，完全依賴進口。其它環節的差額部分需要進口，如電池片、硅錠∕硅片，配套材料等，如圖5 所示。

產業設備設計水平和制造能力落后。多晶硅鑄造爐、線鋸、破錠機完全需要進口；PECVD 氮化硅沉積設備、絲網印刷機、電池片分選機、串聯焊接機等性能均不能滿足現代化生產需要。這些設備都需要全套引進，等等。

這些差距同研發基礎和工業基礎薄弱有關。企業通過引進消化吸收能夠在短時間內建立起現代光伏產業，但配套的專用材料和設備一時還跟不上，其中太陽級多晶硅材料尤其突出。國家應組織光伏產業同化工、機電設備制造產業聯合攻關，同時積極尋求國際合作，以太陽能級硅為切入點，避開半導體級硅的技術封鎖。

四、中國光伏發電的市場預測和規劃建議

4.1 總體分發展目標

“

十一、五”以及到2020 年光伏發展規劃目標預測如下：

4.2 “

十一、五”建設重點布局

“

十一、五”期間，應把實施農村離網光伏發電計劃，落實開闊地（荒漠）大型并網光伏電站先導項目以及“中心城市建筑光伏并網”計劃作為重點。對于光伏商業化發展也給予政策方面的積極扶持和支持。

4.2.1.農村離網光伏發電計劃

我國還有大約28,000 個村莊，7 百萬戶，3,000 萬人口無電。這些無電人口大都分布在我國西部地區和一些海島，其中一些無電村莊使用柴油發電機發電，每日供電2－3 小時；有些連柴油發電機也沒有，只能點酥油燈、煤油燈和蠟燭照明。這些無電地區有很豐富的太陽能資源，光伏發電在這樣的地區有廣闊的市場前景。下表列出了中國當前無電村和無電戶的分布情況：

無電鄉的供電問題已經通過“送電到鄉”工程基本解決。還有無電村和無電戶需要解決供電問題。如果每個無電村按照10KWp,每個無電戶按照400Wp 規劃，再考慮到已建電站的擴容，則潛在市場大約是3,000 MWp。

從目前的國力和政策看，2010 年以前，爭取全部解決西部50 戶以上的無電村和15%的散居無電戶的用電問題，2006-2010 年間，爭取解決10000 個無電村和100 萬無電戶的用電問題,新增光伏用量265MWp，累計用于農村電氣化的太陽電池達到300 MWp，分計劃如下：

4.2.2.開闊地大型并網光伏電站建設

從目前的國力和政策看，2010 年以前，應先開展開闊地大型光伏電站試驗，所選擇的試驗地點應當具備如下條件：靠近主干電網（最好在50 公里以內），以減少新增輸電線路的投資；主干電網具有足夠的承載能力，在不改造的情況下有能力輸送光伏電站的電力；距離用電負荷中心在100 公里以內，以減少輸電損失；如果附近沒有用電負荷中心，則最好有大型水電站，可以將光伏電站的電力通過抽水蓄能轉換。規劃在2010 年以前建立2－3 座10－20MWp 左右的開闊地(荒漠)先導示范電站，總裝機達到30MWp，以實驗其技術和經濟的可行性。2010－2020 年正式啟動中國開闊地（荒漠）光伏電站計劃，爭取2010-2020年新增光伏電站裝機11,970MWp，到2020 年底累計開闊地(荒漠)光伏電站裝機12GWp。

五、結論

1、中國有很好的太陽能資源，有足夠的建筑屋頂和沙漠／荒漠資源，具有大規模發展光伏發電的條件；

2、光伏將在中國未來的電力供應中扮演重要角色，預計中國光伏工業將以每年不低于40％ 的速度增長；

3、當前中國光伏工業和光伏市場發展很快，但存在“頭小尾大”不平衡的問題，不解決高純多晶硅原材料和硅片生產的問題，中國光伏工業的發展就會受到限制；

4、中國光伏工業發展的關鍵在于政策。如果中國的“可再生能源促進法”得以實施，仿效德國的成功經驗，中國光伏事業發展的資金障礙是可以消除的。

第三篇：太陽能光伏申請書

簡述

本系統為大型并網光伏發電系統，太陽電池板采用江蘇晶澳太陽能有限公司生產的單晶硅太陽能電池組件，逆變器采用固德威，系統裝機容量為5KW。經過隔離變壓器后并入電網，最終實現將整個光伏并網系統接入電網系統。光伏并網型逆變器并網后與電網安全運行，所產生的電與電網電力是同頻、同相，且具備抗孤島等控制特殊情況的能力。

安裝設計

方陣支撐結構設計包括安裝方式設計、方位角設計、支架傾角設計、陣列間距設計，以及支撐結構的基礎、結構、零件的設計等內容。需根據總體技術要求、地理位置、氣候條件、太陽輻射資源、場地條件等具體情況來進行。

安裝方式設計

大型的太陽電池方陣的安裝主要有固定式和跟蹤式兩種。根據項目特點，本項目采用固定式安裝。固定式結構簡單，安全可靠，安裝調試及管理維護都很方便。

固定式支架傾角的設計

方陣安裝傾角的最佳選擇取決于諸多因素，如地理位置，全年太陽輻射分布，直接輻射與散射輻射比例，負載供電要求和特定的場地條件等，并網光伏發電系統方陣的最佳安裝傾角可采用專業系統設計軟件來確定，它是系統全年發電量最大時的傾角，根據項目所在地氣象資料及實際情況，選擇傾角為22o。

方陣支架方位角的設計

一般情況下，太陽電池方陣面向正南安裝。

第四篇：太陽能光伏產業工作總結

真抓實干出實效 主動作為譜新篇

太陽能光伏產業是**市戰略性新興產業重點支持和發展的領域之一。位于常熟市的**光伏高技術特色產業基地現已集聚光伏企業50余家，產品涵蓋光伏組件、光伏產品應用、光伏系統、測試設備、EVA、太陽能絕緣背板、鋼化玻璃等方面，初步形成了創新能力強、產業鏈豐富、配套不斷完善的光伏高新技術產業集群。面對光伏產業依然嚴峻的形勢，**光伏特色產業基地努力擴大產業影響，拓展產業鏈條，發揮產業集聚效應，維持了快速健康地發展。預計2015 年實現產值200億元，同比增長10%以上。

一是努力擴大產業影響力。近年來，基地多措并舉，引進來和走出去相結合，多渠道擴大產業影響。借助光伏協會及光伏戰略技術聯盟為平臺，邀請國內外眾多知名光伏專家學者蒞臨指導；與美國美南中國專家協會聯合會合作，利用科技人才創業服務平臺，加速吸引光伏產業的海內外優秀人才和項目；有效運用政府搭臺，企業唱戲的形式，組織人員積極參加國內各個大型光伏展會，宣傳和推廣基地和相關企業；先后派遣上百人次赴上海、浙江，**等地拜訪潛在客戶，全面開拓光伏相關市場。2015年，前來基地考察交流的國內外客商超過30批次，產業的知名度得到顯著提升。

二是發揮產業集聚效應。目前，入駐基地的光伏企業已超過50家，形成了相當完備的光伏組件及其配套產品產業鏈。龍頭企業阿特斯和中利騰暉銷售情況有了較大增長，有效帶動基地整體產值的提高；福斯特、**中來兩家公司順利上市；賽歷、廣晟、長發、華融等一批配套企業銷售突破億元，瑞德、英特美、泰岳等一批配套企業銷售突破5000萬元；基地本地化采購穩步推進，近10家基地企業加入到采購群中，有效拉動了內需。另外，基地有針對性地洽談了博碩光電的光伏自動化設備，寧夏小牛的串焊機設備，釜川科技的清洗設備等多個項目，正將產業鏈延伸到光伏精密機械和光伏電站應用方面。

三是加快產業轉型升級。基地內企業原上馬的光伏項目仍以生產低附加值的組件配套產品的居多，對產業的引領作用甚微。近年來，基地在項目的引進中優先選擇光伏精密機械設備類和光伏電站應用類等中高端類光伏產業項目，努力擴大光伏精密機械設備類的規模，形成一整套太陽能光伏發電設備設計、安裝、調試、維護的服務體系。支持中利騰暉、阿特斯、**中來等龍頭領軍企業不斷豐富產品鏈和加強技術研發及創新，鼓勵各類中小光伏企業建立更完善的技術研發創新體系，促進基地光伏產業技術革新，實現轉型升級。

第五篇：太陽能光伏組件生產制造實用技術教程

太陽能光伏組件生產制造實用技術教程

第1章 太陽能光伏發電及光伏組件 1.1 太陽能光伏發電概述

1.2 太陽能光伏發電系統的構成及工作原理 1.3 太陽能光伏組件與方陣

第2章 太陽能光伏組件的主要原材料及部件 2.1 太陽能電池片 2.2 面板玻璃 2.3 EVA膠膜 2.4 背板材料TPT 2.5 鋁合金邊框 2.6 互連條及助焊劑 2.7 有機硅膠 2.8 接線盒及連接器 2.9 原材料的檢驗標準及方法

第3章 太陽能光伏組件生產工序及工藝流程

第4章 電池片的分選、檢測和切割工序

第5章 電池片的焊接工序

第6章 疊層鋪設工序 第7章 層壓工序

第8章 裝邊框及清洗工序

第9章 光伏組件的檢驗測試

第10章 光伏組件的包裝

第11章 常用設備及操作、維護要點

第12章 光伏組件的生產管理

12.1 光伏組件生產常用圖表及技術文件 12.2 光伏組件的板型設計 12.3 光伏組件生產的6S管理 12.4 光伏組件生產車間管理制度 12.5 光伏組件生產工序布局

附錄1 常用光伏組件規格尺寸及技術參數 附錄2 IEC61215質量檢測標準 附錄3 …………

第1章 太陽能光伏發電及光伏組件

本章主要介紹太陽能光伏發電系統的特點、構成、工作原理及分類。使讀者對太陽能光伏發電系統有一個大致的了解。

1.1 太陽能光伏發電概述

1.1.1 太陽能光伏發電簡介

太陽能光伏發電的基本原理是利用太陽能電池（一種類似于晶體二極管的半導體器件）的光生伏打效應直接把太陽的輻射能轉變為電能的一種發電方式，太陽能光伏發電的能量轉換器就是太陽能電池，也叫光伏電池。當太陽光照射到由P、N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的太陽能電池上時，其中一部分光線被反射，一部分光線被吸收，還有一部分光線透過電池片。被吸收的光能激發被束縛

圖1-1 太陽能光伏電池發電原理 的高能級狀態下的電子，產生電子—空穴對，在p-n結的內建電場作用下，電子、空穴相互運動(如圖1-1)，n區的空穴向p區運動，p區的電子向n區運動，使太陽電池的受光面有大量負電荷(電子)積累，而在電池的背光面有大量正電荷(空穴)積累。若在電池兩端接上負載，負載上就有電流通過，當光線一直照射時，負載上將源源不斷的有電流流過。單片太陽能電池就是一個薄片狀的半導體P-N結。標準光照條件下，額定輸出電壓為0．48V。為了獲得較高的輸出電壓和較大的功率容量，往往要把多片太陽能電池連接在一起構成電池組件和電池方陣應用。太陽能電池的輸出功率是隨機的，不同時間、不同地點、不同安裝方式下，同一塊太陽能電池的輸出功率也是不同的。

1.1.2 太陽能光伏發電的優點

太陽能光伏發電發電過程簡單，沒有機械轉動部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內的任何物質，無噪聲、無污染；太陽能資源分布廣泛且取之不盡、用之不竭。因此，與化石能源、風能和生物質能等新型發電技術相比，光伏發電是一種最具可持續發展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發電過程)的可再生能源發電技術，其主要優點如下：

⑴ 太陽能資源取之不盡，用之不竭，照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。在地球上分布廣泛，只有有光照的地方就可以使用光伏發電系統，不受地域、海拔等因素的限制；

(2)太陽能資源隨處可得，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；

(3)光伏發電是直接從光子到電子的轉換，沒有中間過程(如熱能—機械能、機械能—電磁能轉換等)和機械運動，不存在機械磨損。根據熱力學分析，具有很高的理論發電效率，最高可達 80%以上，技術開發潛力大；(4)光伏發電本身不用燃料，不排放包括溫室氣體和其它廢氣的任何物質，不污染空氣，不產生噪音, 對環境友好，不會遭受能源危機或燃料市場不穩定的沖擊。是真正的綠色環保可再生新能源；

(5)光伏發電過程不需要冷卻水，可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。還可以很方便地與建筑物結合，構成光伏建筑一體化發電系統，不需要單獨占地，可節省寶貴的土地資源；

(6)光伏發電無機械傳動部件，操作、維護簡單，運行穩定可靠。一套光伏發電系統只要有太陽，電池組件就能發電，加之自動控制技術的廣泛采用，基本上可實現無人值守，維護成本低；

(7)光伏發電系統工作性能穩定可靠，使用壽命長(30 年以上)。晶體硅太陽能電池壽命可長達20～35年。在光伏發電系統中，只有設計合理、選型適當，蓄電池的壽命也可長達10～15年。

(8)太陽能電池組件結構簡單，體積小、重量輕，便于運輸和安裝。光伏發電系統建設周期短，而且根據用電負荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴容。

1.1.3 太陽能光伏發電的缺點

當然，太陽能光伏發電也有它的不足和缺點，歸納起來有這么幾點：

（1）能量密度低。盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大，但由于地球表面積也很大，而且地球表面大部分被海洋覆蓋，真正能夠到達陸地表面的能量只有到達地球范圍輻射能量的10%左右，致使單位面積上能夠直接獲得的太陽能量卻較少。通常以太陽輻照度來表示，地球表面最高值約為1.2 kW·h∕m2左右，絕大多數地區和大多數的日照時間內都低于1 kW·h∕m2。太陽能的利用實際上是低密度能量的收集、利用。

（2）占地面積大。由于太陽能能量密度低，這就使得光伏發電系統的占地面積會很大，每10KW光伏發電功率占地約需100平方米，平均每平方米面積發電功率為100W。隨著光伏建筑一體化發電技術的成熟和發展，越來越多的光伏發電系統要占用空間和建、構筑物的屋頂和立面，將逐漸克服光伏發電占地面積大的不足

（3）轉換效率低。光伏發電的最基本單元是太陽能電池組件。光伏發電的轉換效率指的是光能轉換為電能的比率。目前晶體硅光伏電池轉換效率為13%～17%，非晶硅光伏電池只有6%～8%左右。由于光電轉換效率太低，從而使光伏發電功率密度低，難以形成高功率發電系統。因此，太陽能電池的轉換效率低是阻礙光伏發電大面積推廣的瓶頸。

（4）間歇性工作。在地球表面，光伏發電系統只能在白天發電，晚上不能發電，除非在太空中沒有晝夜之分的情況下，太陽能電池才可以連續發電，和人們的用電習慣不符。

（5）受氣候環境因素影響大。太陽能光伏發電的能源直接來源于太陽光的照射，而地球表面上的太陽照射受氣候的影響很大。雨雪天、陰天、霧天甚至云層的變化都會嚴重影響系統的發電狀態。另外，由于環境污染的影響，特別是空氣中的顆粒物灰塵等降落在太陽能電池組件表面，也會阻擋部分光線的照射，使電池組件轉換效率降低，發電量減少。

（6）地域依賴性強。地理位置不同，氣候不同，使各地區日照資源各異。光伏發電系統只有在太陽能資源豐富的地區應用效果才好。

（7）系統成本高。由于太陽能光伏發電效率低，到目前，光伏發電的成本仍然是其他常規發電方式（火力和水力發電）的幾倍。這是制約其廣泛應用的最主要因素。但是我們也應看到，隨著太陽能電池產能的不斷擴大及電池片光電轉換效率的不斷提高，光伏發電系統成本下降也非常快，太陽能電池組件的價格幾十年來已經從最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2.5美元左右。

（8）晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗.晶體硅電池的主要原料是純凈的硅。硅是地球上含量僅次于氧的元素，主要存在形式是沙子（二氧化硅）。從沙子一步步變成含量為99.9999%以上純凈的晶體硅，期間要經過多道化學和物理工序的處理，不僅要消耗大量能源，還會造成一定的環境污染。

盡管太陽能光伏發電有上述不足和缺點，但是隨著全球化石能源的逐漸枯竭以及因化石能源過度消耗而引發的全球變暖和生態環境惡化，已經給人類帶來了很大的生存威脅，因此大力發展可再生能源特別是太陽能光伏發電是解決這個問題的主要措施。由于太陽能光伏發電是一種最具可持續發展理想特征的可再生能源發電技術，近年來我國政府也相繼出臺了一系列有關新能源及太陽能光伏產業的政策法規，使得太陽能光伏產業迅猛發展，光伏發電技術和水平不斷提高，應用范圍逐步擴大，并將在全球能源結構中占有越來越大的比例。

1.1.4 太陽能光伏發電的應用

太陽能電池及光伏發電系統已經廣泛應用工業、農業、科技、國防及人民生活的方方面面，預計21世紀中葉，太陽能光伏發電將成為重要的發電方式，在可再生能源結構中占有一定比例。太陽能光伏發電的具體應用主要有以下幾個方面：

（1）通訊、通信領域的應用：包括太陽能無人值守微波中繼站，光纜通信系統及維護站，移動通訊基站，廣播、通訊、無線尋呼電源系統，衛星通信和衛星電視接收系統，農村程控電話、載波電話光伏系統，小型通信機，部隊通信系統，士兵GPS供電等。

（2）公路、鐵路、航運交通領域的應用：如鐵路和公路信號系統，鐵路信號燈，交通警示燈、標志燈、信號燈，公路太陽能路燈，太陽能道釘燈、高空障礙燈，高速公路監控系統，高速公路、鐵路無線電話亭，無人值守道班供電，航標燈燈塔和航標燈電源等。

（3）石油、海洋、氣象領域的應用：石油管道陰極保護和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統，石油鉆井平臺生活及應急電源，海洋檢測設備，氣象和水文觀測設備、觀測站電源系統等。（4）農村和邊遠無電地區應用：農村和邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等用太陽能光伏戶用系統、小型風光互補發電系統等解決日常生活用電，如照明、電視、收錄機、DVD、衛星接收機等，也解決了為手機、MP3等隨身小電器充電的問題，發電功率大多在十幾瓦到幾百瓦。用1千瓦到5千瓦的獨立光伏發電系統或并網發電系統作為村莊、學校、醫院、飯館、旅社、商店等的供電系統。用太陽能光伏水泵，解決無電地區的深水井飲用、農田灌溉等。另外還有太陽能噴霧器、太陽能電圍欄、太陽能黑光滅蟲燈等

（5）太陽能光伏照明方面的應用：太陽能光伏照明包括太陽能路燈、庭院燈、草坪燈，太陽能景觀照明，太陽能路標標牌、信號指示、廣告燈箱照明等；還有家庭照明燈具及手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、割膠燈、節能燈、手電等。

（6）大型光伏發電系統（電站）的應用：大型光伏發電系統（電站）是10KW-50MW的地面獨立或并網光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

(7)太陽能光伏建筑一體化并網發電系統（BIPV）：將太陽能發電與建筑材料相結合，充分利用建筑的屋頂和外立面，使得大型建筑能實現電力自給、并網發電，是今后的一大發展方向。

（8）太陽能商品及玩具的應用：包括太陽能收音機、太陽能鐘，太陽帽，太陽能充電器，太陽能手表、太陽能計算器，太陽能玩具等。（9）其他領域的應用:包括太陽能電動汽車、電動自行車、太陽能游艇，電池充電設備，太陽能汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；還有太陽能制氫加燃料電池的再生發電系統，海水淡化設備供電，衛星、航天器、空間太陽能電站等。

1.2 太陽能光伏發電系統的構成、工作原理與分類 1.2.1 太陽能光伏發電系統的構成

通過太陽能電池將太陽輻射能轉換為電能的發電系統稱為太陽能光伏發電系統，也可叫太陽能電池發電系統。盡管太陽能光伏發電系統應用形式多種多樣，應用規模也跨度很大，從小到零點幾瓦的太陽能草坪燈，到幾百千瓦甚至幾個兆瓦的大型光伏發電站，但太陽能光伏發電系統的組成結構和工作原理確基本相同。主要由太陽能電池組件（或方陣）、蓄電池（組）、光伏控制器、逆變器（在有需要交流電的情況下用）以及一些測試、監控、防護等附屬設施構成。

1、太陽能電池組件

太陽能電池組件也叫太陽能電池板，是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽光的輻射能量轉換為電能，可以送往蓄電池中存儲起來，也可以直接用于推動負載工作。當發電容量較大時，就需要用多塊電池組件串、并聯后構成太陽能電池方陣。目前應用的太陽能電池主要是晶體硅電池，分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池等幾種。

2、蓄電池

蓄電池的作用主要是存儲太陽能電池發出的電能，并可隨時向負載供電。太陽能光伏發電系統對蓄電池的基本要求是：自放電率低；使用壽命長；充電效率高；深放電能力強；工作溫度范圍寬；少維護或免維護；價格低廉。目前為光伏系統配套使用的主要是免維護鉛酸電池，在小型、微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池或超級電容器。當需要大容量電能存儲時，就需要將多只蓄電池串、并聯起來構成蓄電池組。

3、光伏控制器

太陽能光伏控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，其功能主要有：防止蓄電池過充電保護；防止蓄電池過放電保護；系統短路電子保護；系統極性反接保護；夜間防反充保護等。在溫差較大的地方，控制器還具有溫度補償的功能。另外控制器還有光控開關、時控開關等工作模式，以及充電狀態、蓄電池電量等各種工作狀態的顯示功能。

光伏控制器一般分為小功率、中功率、大功率和風光互補控制器等。

4、交流逆變器

交流逆變器是把太陽能電池組件或者蓄電池輸出的直流電轉換成交流電，供應給電網或者交流負載使用的設備。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能發電系統，為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能發電系統。

5、光伏發電系統附屬設施

光伏發電系統的附屬設施包括直流配線系統、交流配電系統、運行監控和檢測系統、防雷和接地系統等。

1.2.2 太陽能光伏發電系統的工作原理

太陽能光伏發電系統從大類上可分為獨立(離網)光伏發電系統和并網光伏發電系統兩大類。圖1-2是獨立型太陽能光伏發電系統的工作原理示意圖。太陽能光伏發電的核心部件是太陽能電池板，它將太陽光的光能直接轉換成電能，并通過控制器把太陽能電池產生的電能存儲于蓄電池中。當負載用電時，蓄電池中的電能通過控制器合理地分配到各個負載上。太陽能電池所產生的電流為直流電，可以直接以直流電的形式應用，也可以用交流逆變器將其轉換成為交流電，供交流負載使用。太陽能發電的電能可以即發即用，也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存儲起

圖 1-2 獨立型太陽能光伏發電系統工作原理

來，在需要時使用。

圖1-3是并網型太陽能光伏發電系統工作原理示意圖。并網型光伏發電系統由太陽能電池組件方陣將光能轉變成電能，并經直流配線箱進入并網逆變器，有些類型的并網型光伏系統還要配置蓄電池組存儲直流電能。并網逆變器由充放電控制、功率調節、交流逆變、并網保護切換等部分構成。經逆變器輸出的交流電供負載使用，多余的電能通過電力變壓器等設備饋入公共電網(可稱為賣電)。當并網光伏系統因氣候原因發電不足或自身用電量偏大時，可由公共電網向交流負載供電(稱為買電)。系統還配備有監控、測試及顯示系統，用于對整個系統工作狀態的監控、檢測及發電量等各種數據的統計，還可以利用計算機網絡系統遠程傳輸控制和顯示數據。

圖1-3 并網型太陽能光伏發電系統工作原理