摘要:本文概述了目前全球能源現(xiàn)狀,表明了太陽(yáng)能發(fā)電的重要性和前景,詳細(xì)介紹了各種太陽(yáng)能發(fā)電方式和它們的優(yōu)點(diǎn),并對(duì)這幾種發(fā)電方式作了參數(shù)對(duì)比。同時(shí)指出太陽(yáng)能發(fā)電面臨的困難和解決措施,以及我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電的有利條件和難點(diǎn),對(duì)未來(lái)我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)行了展望。

　　引言
　　人類社會(huì)已進(jìn)入21世紀(jì),在新千年開始之際,熱門正面臨著一系列重大的挑戰(zhàn),全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而對(duì)能源的需求量也不斷增加。在過(guò)去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是礦物燃料。這些礦物燃料燃燒時(shí)要產(chǎn)生大量溫室氣體,全球單是CO2排放量每年就超過(guò)500億噸,而且還在不斷擴(kuò)大。形成的酸雨造成土壤退化,危害動(dòng)植物。全球氣候變暖可能會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性后果,必須采取堅(jiān)決措施,減少溫室氣體的排放。因此,治理環(huán)境污染,已成為當(dāng)務(wù)之急。同時(shí),礦物燃料的儲(chǔ)藏量是有限的,按目前探明的儲(chǔ)藏與開發(fā)速度的比例計(jì)算,地球上可再開采的能源,石油為40年,天然氣約為60年,煤炭為200年。如不采取有效措施,到本世紀(jì)中葉,人類必將面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重局面。
　　為了減少大氣污染、保護(hù)人類生態(tài)環(huán)境、保證能源的長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng),必須實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,逐步改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu),大力開發(fā)利用新能源。這已成為各國(guó)的共識(shí)。
　　在新能源中,公認(rèn)技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽(yáng)能發(fā)電。下面就這兩大類太陽(yáng)能發(fā)電方式逐一介紹。
　　
　　1. 太陽(yáng)能發(fā)電的類型及其優(yōu)點(diǎn)
　　太陽(yáng)能發(fā)電可分為太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電兩大類。
　　1.1 太陽(yáng)能熱發(fā)電
　　聚光式系統(tǒng)的集熱部分由聚光器、跟蹤定位器、吸收器構(gòu)成,不同的技術(shù)常在此部分有所區(qū)別;傳輸部分由管道和介質(zhì)構(gòu)成,介質(zhì)常是空氣或水;儲(chǔ)熱部分用來(lái)保證發(fā)電的連續(xù)性,介質(zhì)多為熔鹽。聚光式系統(tǒng)可分為塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)以及碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)。
　　1.1.1 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)
　　塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱為集中式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)。它利用定日鏡將太陽(yáng)光聚焦在中心吸熱塔的吸熱器上,在那里將聚焦的輻射能轉(zhuǎn)變成熱能,然后將熱能傳遞給熱力循環(huán)的工質(zhì),再驅(qū)動(dòng)熱機(jī)做功發(fā)電。
　　1.1.2 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)
　　槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用槽式拋物面反射鏡聚光的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。該聚光鏡面從幾何上看是將拋物線平移而形成的槽式拋物面,它將太陽(yáng)光聚在一條線上,在這條焦線上安裝有管狀集熱器,以吸收聚焦后的太陽(yáng)輻射能,并常常將眾多的槽式拋物面串并聯(lián)成聚光集熱器陣列。該系統(tǒng)中機(jī)熱油回路和動(dòng)力蒸汽回路分離開來(lái),經(jīng)過(guò)一系列換熱器來(lái)交換熱量。當(dāng)太陽(yáng)能供應(yīng)不足時(shí),利用一個(gè)輔助加熱器將油回路中的導(dǎo)熱油加熱,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。
　　1.1.3 碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)
　　碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)借助雙軸跟蹤,利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡,將入射的太陽(yáng)輻射進(jìn)行點(diǎn)聚集,聚光點(diǎn)的溫度一般為500—1000℃,吸熱器洗手這部分輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能,加熱工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)熱機(jī)(如燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或其他類型透平等),從而將熱能轉(zhuǎn)換成電能。該方式的優(yōu)點(diǎn)是:轉(zhuǎn)化效率最高;可模塊化;可以混合發(fā)電。
除了上述幾種聚光式太陽(yáng)能熱發(fā)電方式以外,太陽(yáng)池發(fā)電、太陽(yáng)能塔熱氣流發(fā)電等新領(lǐng)域的研究也有進(jìn)展。
　　1.2 太陽(yáng)能光發(fā)電
　　太陽(yáng)能光發(fā)電是指無(wú)需通過(guò)熱過(guò)程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(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。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能級(jí)半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能,并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式,是的那股勁太陽(yáng)光發(fā)電的主流。目前世界上應(yīng)用最廣泛的太陽(yáng)電池是單晶體硅太陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池等。
　　1.2.1 單晶硅電池
　　單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的加工處理工藝基礎(chǔ)上的。它的轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為23%,而規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅太陽(yáng)能電池,其效率為15%。硅電池進(jìn)展的重要原因之一是表面鈍化技術(shù)的提高。此外,倒金字塔技術(shù)、雙層減反射膜技術(shù)以及陷光理論的完善也是高晶硅電池發(fā)展的主要原因。
　　1.2.2 多晶硅電池
　　多晶硅電池與單晶硅比較,由于所使用的硅遠(yuǎn)比單晶硅少,其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池,具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但是由于它存在著晶粒界面和晶格錯(cuò)位的明顯缺陷,造成多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率一直無(wú)法突破20%的關(guān)口,低于單晶硅電池。薄膜太陽(yáng)能電池
　　薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)電是另一種光伏發(fā)電方式。由于受到原材料、加工工藝和制造過(guò)程的制約,若要再大幅度地降低單晶硅太陽(yáng)電池成本是非常困難的。作為單晶硅電池的替代產(chǎn)品,現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽(yáng)電池。目前薄膜電池主要有硅基薄膜太陽(yáng)電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池、燃料敏化TiO2太陽(yáng)電池等。