摘要:本文概述了目前全球能源現(xiàn)狀,表明了太陽能發(fā)電的重要性和前景,詳細介紹了各種太陽能發(fā)電方式和它們的優(yōu)點,并對這幾種發(fā)電方式作了參數對比。同時指出太陽能發(fā)電面臨的困難和解決措施,以及我國太陽能發(fā)電的有利條件和難點,對未來我國太陽能發(fā)電進行了展望。

　　引言
　　人類社會已進入21世紀,在新千年開始之際,熱門正面臨著一系列重大的挑戰(zhàn),全球經濟發(fā)展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而對能源的需求量也不斷增加。在過去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要產生大量溫室氣體,全球單是CO2排放量每年就超過500億噸,而且還在不斷擴大。形成的酸雨造成土壤退化,危害動植物。全球氣候變暖可能會產生災難性后果,必須采取堅決措施,減少溫室氣體的排放。因此,治理環(huán)境污染,已成為當務之急。同時,礦物燃料的儲藏量是有限的,按目前探明的儲藏與開發(fā)速度的比例計算,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,到本世紀中葉,人類必將面臨礦物燃料枯竭的嚴重局面。
　　為了減少大氣污染、保護人類生態(tài)環(huán)境、保證能源的長期穩(wěn)定供應,必須實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,逐步改變現(xiàn)有的能源結構,大力開發(fā)利用新能源。這已成為各國的共識。
　　在新能源中,公認技術含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。下面就這兩大類太陽能發(fā)電方式逐一介紹。
　　
　　1. 太陽能發(fā)電的類型及其優(yōu)點
　　太陽能發(fā)電可分為太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩大類。
　　1.1 太陽能熱發(fā)電
　　聚光式系統(tǒng)的集熱部分由聚光器、跟蹤定位器、吸收器構成,不同的技術常在此部分有所區(qū)別;傳輸部分由管道和介質構成,介質常是空氣或水;儲熱部分用來保證發(fā)電的連續(xù)性,介質多為熔鹽。聚光式系統(tǒng)可分為塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)以及碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
　　1.1.1 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
　　塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱為集中式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它利用定日鏡將太陽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變成熱能,然后將熱能傳遞給熱力循環(huán)的工質,再驅動熱機做功發(fā)電。
　　1.1.2 槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
　　槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用槽式拋物面反射鏡聚光的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的簡稱。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)中機熱油回路和動力蒸汽回路分離開來,經過一系列換熱器來交換熱量。當太陽能供應不足時,利用一個輔助加熱器將油回路中的導熱油加熱,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)運行。
　　1.1.3 碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
　　碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)借助雙軸跟蹤,利用旋轉拋物面反射鏡,將入射的太陽輻射進行點聚集,聚光點的溫度一般為500—1000℃,吸熱器洗手這部分輻射能并將其轉換成熱能,加熱工質以驅動熱機(如燃氣輪機、斯特林發(fā)動機或其他類型透平等),從而將熱能轉換成電能。該方式的優(yōu)點是:轉化效率最高;可模塊化;可以混合發(fā)電。
除了上述幾種聚光式太陽能熱發(fā)電方式以外,太陽池發(fā)電、太陽能塔熱氣流發(fā)電等新領域的研究也有進展。
　　1.2 太陽能光發(fā)電
　　太陽能光發(fā)電是指無需通過熱過程直接將光能轉變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學發(fā)電、光感應發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽能級半導體電子器件有效地吸收太陽光輻射能,并使之轉變成電能的直接發(fā)電方式,是的那股勁太陽光發(fā)電的主流。目前世界上應用最廣泛的太陽電池是單晶體硅太陽電池、多晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。
　　1.2.1 單晶硅電池
　　單晶硅電池是建立在高質量單晶硅材料和相關的加工處理工藝基礎上的。它的轉換效率最高,技術也最為成熟。在實驗室里最高的轉換效率為23%,而規(guī)模生產的單晶硅太陽能電池,其效率為15%。硅電池進展的重要原因之一是表面鈍化技術的提高。此外,倒金字塔技術、雙層減反射膜技術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,由于所使用的硅遠比單晶硅少,其成本遠低于單晶硅電池,具有獨特的優(yōu)勢。但是由于它存在著晶粒界面和晶格錯位的明顯缺陷,造成多晶硅電池光電轉換率一直無法突破20%的關口,低于單晶硅電池。薄膜太陽能電池
　　薄膜太陽能電池發(fā)電是另一種光伏發(fā)電方式。由于受到原材料、加工工藝和制造過程的制約,若要再大幅度地降低單晶硅太陽電池成本是非常困難的。作為單晶硅電池的替代產品,現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽電池。目前薄膜電池主要有硅基薄膜太陽電池、化合物半導體薄膜電池、燃料敏化TiO2太陽電池等。