【光伏科普】光伏小知識普及，讓你更了解太陽能發電！

■ 太陽能的利用方式有哪些？

答：太陽能是區別於(yu) 其他任何一種特殊能源。太陽能的利用方式主要有：①光伏（太陽能電池，太陽電池）發電係統，將太陽能轉化為(wei) 電能；②太陽能熱發電係統，利用太陽能的熱能產(chan) 生電能；③太陽能熱利用，比如太陽能熱水係統；④太陽能集中供暖、太陽能空調取暖和製冷、太陽能建築等。像“陽光動力”太陽能飛機這類的未來移動能源應用的就是光伏發電係統，飛機的起飛、降落、飛行一切的動力、電力來源都來自於(yu) 太陽能光伏發電係統。

■ 什麽(me) 是光伏發電？什麽(me) 是分布式光伏發電？

答：光伏發電是指利用太陽能光伏電池把太陽輻射能直接轉變成電能的發電方式。光伏發電是當今太陽能發電的主流，所以，現在人們(men) 通常說的太陽能發電主要是指光伏發電。

分布式光伏發電，是指在用戶所在場地附近建設，運行方式以用戶側(ce) 自發自用為(wei) 主、多餘(yu) 電量上網，且在配電係統平衡調節為(wei) 特征的光伏發電設施。

分布式光伏發電遵循因地製宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則，充分利用當地太陽能資源，替代和減少化石能源消費。

■ 您知道光伏發電的曆史起源嗎？

答：• 1839年，19歲的法國貝克勒爾做物理實驗時，發現在導電液中的兩(liang) 種金屬電極用光照射時，電流會(hui) 加強，從(cong) 而發現了“光生伏打效應”；

• 1930年，朗格提出用“光伏效應”製造“太陽能電池”，使太陽能變成電能；

• 1932年，奧杜博特和斯托拉製成第一塊“硫化鎘”太陽能電池；

• 1941年，奧爾在矽上發現光伏效應；

• 1954年5月，美國貝爾實驗室恰賓、富勒和皮爾鬆開發出效率為(wei) 6%的單晶矽太陽能電池，這是世界上第一個(ge) 有實用價(jia) 值的太陽能電池。同年，威克爾發現了砷化镓有光伏效應，並在玻璃上沉積硫化鎘薄膜，製成了太陽能電池。太陽光能轉化為(wei) 電能的實用光伏發電技術由此誕生並發展起來。

■ 光伏電池是怎麽(me) 發電的？

答：光伏電池是一種具有光-電轉換特性的半導體(ti) 器件，它直接將太陽輻射能轉換成直流電，是光伏發電的最基本單元。光伏電池特有的電特性是借助於(yu) 在晶體(ti) 矽中摻入某些元素（例如：磷或硼等），從(cong) 而在材料的分子電荷裏造成不平衡，形成具有特殊電性能的半導體(ti) 材料。在陽光照射下，具有特殊電性能的半導體(ti) 內(nei) 可以產(chan) 生自由電荷，這些自由電荷定向移動並積累，從(cong) 而在其兩(liang) 端形成電動勢，當用導體(ti) 將其兩(liang) 端閉合時便產(chan) 生電流。這種現象被稱為(wei) “光生伏打效應”，簡稱“光伏效應”。

■ 光伏發電係統由哪些部件構成？

答：光伏發電係統由光伏方陣（光伏方陣由光伏組件串並聯而成）、控製器、蓄電池組、直流/交流逆變器等部分組成。光伏發電係統的核心部件是光伏組件，而光伏組件又是由光伏電池串、並聯並封裝而成，它將太陽的光能直接轉化為(wei) 電能。光伏組件產(chan) 生的電為(wei) 直流電，我們(men) 可以直接利用，也可以用逆變器將其轉換成為(wei) 交流電後使用。從(cong) 另一個(ge) 角度來看，光伏發電係統產(chan) 生的電能可以即發即用，也可以用蓄電池等儲(chu) 能裝置將電能存放起來，根據需要隨時釋放出來使用，其係統組成如下圖所示：

■ 為(wei) 什麽(me) 說光伏電力是綠色低碳能源？

答：光伏發電具有顯著的能源、環保和經濟效益，是優(you) 質的綠色能源之一。在我國平均日照條件下，安裝1千瓦分布式光伏發電係統，1年可發出1200度電，可減少煤炭（標準煤）使用量約400千克，減少二氧化碳排放約1噸。

根據世界自然基金會(hui) （WWF）研究結果：從(cong) 減排二氧化碳效果而言，安裝1平米光伏發電係統相當於(yu) 植樹造林100平米。目前，發展光伏發電等可再生能源將是根本上解決(jue) 霧霾、酸雨等環境問題的有效手段之一。

■ 光伏發電的優(you) 點是什麽(me) ？

答：①太陽能資源取之不盡，用之不竭。

②綠色環保。光伏發電本身不需要燃料，沒有二氧化碳的排放，不汙染空氣。不產(chan) 生噪音。

③應用範圍廣。隻要能獲得光照的地方就可以使用太陽能發電係統，它不受地域、海拔等因素製約。

④無機械轉動部件，操作、維護簡單，運行穩定可靠。一套光伏係統隻要有太陽，電池組件就會(hui) 發電，加之現在均采用自動控製數，基本不用人工操作。

⑤太陽電池生產(chan) 材料豐(feng) 富：矽材料儲(chu) 量豐(feng) 富，地殼豐(feng) 度在氧元素之後，列第二位，達到26%之多。

⑥使用壽命長。晶體(ti) 矽太陽能電池壽命可長達20~35年。在光伏發電係統中，隻要設計合理、選型適當，蓄電池的壽命也可長達10年。

⑦太陽電池組件結構簡單，體(ti) 積小且輕，便於(yu) 運輸和安裝，建設周期短。

⑧係統組合容易。若幹太陽電池組件和蓄電池單體(ti) 組合成為(wei) 係統的太陽電池方陣和蓄電池組；逆變器、控製器也可以集成。係統可大可小，極易擴容。

能量回收期短，大約0.8-3.0年；能量增值效應明顯，大約8-30倍。

■ 如何看待有報道說“生產(chan) 光伏電池組件時消耗大量能源”的消息？

答：光伏電池在生產(chan) 過程中確實要消耗一定的能量，其中工業(ye) 矽提純、高純多晶矽生產(chan) 、單晶矽棒/多晶矽錠生產(chan) 三個(ge) 環節的能耗較高。但是光伏電池在20年的使用壽命期內(nei) 能夠不斷產(chan) 生能量。據測算，在我國平均日照條件下，光伏發電係統全壽命周期內(nei) 能量回報超過其能源消耗的15倍以上。在北京以最好的傾(qing) 角安裝的1千瓦屋頂光伏並網係統的能量回收期 為(wei) 1.5-2年，遠低於(yu) 光伏係統的使用壽命期。也就是說，該光伏係統前1.5-2年發出的電量是用來抵消其生產(chan) 等過程消耗的能量，1.5-2年之後發出的能量都是純產(chan) 出的能量。所以，應該從(cong) 全生命周期的角度評價(jia) 光伏電池的能耗。

■ 如何看待有報道說“生產(chan) 光伏電池組件會(hui) 產(chan) 生大量汙染物”的消息?

答:光伏電池組件生產(chan) 包括高純多晶矽、矽錠矽片、光伏電池和光伏組件幾個(ge) 產(chan) 業(ye) 鏈環節。相關(guan) 汙染的報道主要是指光伏組件的原材料-高純多晶矽生產(chan) 中產(chan) 生的副產(chan) 物。高純多晶矽生產(chan) 主要使用改良西門子法，該法將冶金級矽轉化成三氯氫矽，再加氫氣還原成太陽能級多晶矽，另外會(hui) 形成副產(chan) 物四氯化矽。四氯化矽遇潮濕空氣即分解成矽酸和氯化氫，如果處理不當會(hui) 產(chan) 生汙染問題。但是目前我國多晶矽生產(chan) 企業(ye) 采用的改良西門子法已可做到閉路循環生產(chan) ，將副產(chan) 物四氯化矽和尾氣（氫氣和氯氣）回收利用，實現清潔生產(chan) 。2010年12月，國家發布了《多晶矽行業(ye) 準入條件》，規定還原尾氣中四氯化矽、氯化氫、氫氣回收利用率不低於(yu) 98.5%、99%、99%。因此，成熟的改良西門子法生產(chan) 技術完全可滿足環保要求，不會(hui) 產(chan) 生環境汙染問題。

■ 我們(men) 有多少太陽光可以利用？它能夠成為(wei) 未來主導能源嗎？

答：地球表麵接受的太陽能輻射能夠滿足全球能源需求的1萬(wan) 倍。地表每平方米平均每年接收到的輻射大約在1000-2000kWh之間。國際能源署數據顯示，在全球4%的沙漠上安裝光伏發電係統，就足以滿足全球能源需求。光伏發電具有廣闊的發展空間（屋頂、建築麵、空地和沙漠等），潛力十分巨大。

據初步統計，我國僅(jin) 利用現有建築屋頂安裝分布式光伏發電，其市場潛力就大約為(wei) 3億(yi) 千瓦以上，再加上西部廣闊的戈壁，光伏發電市場潛力約為(wei) 數十億(yi) 千瓦以上。隨著光伏發電的技術進步和規模化應用，其發電成本還將進一步降低，成為(wei) 更加具有競爭(zheng) 力的能源供應方式，逐步從(cong) 補充能源過渡為(wei) 替代能源，並極有希望成為(wei) 未來的主導能源。