李 进

中电科电子装备集团有限公司

太阳能光伏发电技术应用综述

李 进

中电科电子装备集团有限公司

太阳辐射到地球表面上的能量能够达到17万亿千瓦，是当前世界一年能源消耗量的3.5万倍。未来，太阳能光伏发电将处于能源消费的重要位置上。太阳能光伏发电系统中，太阳能电池是十分重要的元件，串联后是吸纳封装保护，进而主城太阳电池组件，并结合功率控制器形成光伏发电系统。光伏发电系统的污染比较少，没有噪声，并且随着太阳能产业化以及技术发展，其性价比以及效率也会不断提升，同时被广泛的应用到社会生活生产的各个领域，光伏发电系统的应用对于促进我国太阳能光伏发电技术发展有着积极的作用。

太阳能；光伏发电技术；应用

科技的发展大量的使用自然资源，现在的自然资源已经面临专业枯竭的状态，这是经济发展的消极影响，现在的很多学者都对太阳能资源进行了研究，将太阳能资源应用到经济发展中，利用太阳能光伏技术发电，这种技术能够清洁环境，对可持续经济发展有着重要的影响。从光伏发电入手对太阳能资源的使用进行研究，为相关的研究提供借鉴。

1 太阳能光伏发电技术

太阳能能量密度低，收集成本高，所以这一特点决定了降低光伏发电成本的最主要方式，就是提高组件转换效率。正因为如此，光伏制造技术发展的核心就是提高光电转换效率。中国光伏行业制造水平、应用水平、标准及测试等方面均整体大幅提升，在组件产品转换效率提升方面促进作用更是明显。目前，我国光伏设备行业已经全面进入拼质量、拼效率的时代。

2 太阳能光伏发电技术分析

2.1 光伏阵列的最大功率跟踪技术

从目前的实际应用来看，光伏阵列的功率输出可以与光照强度、周围环境和负载条件的密切关系进行。以图1为例，可以用两个曲线来表示光伏阵列的电压和电流的输出特性。如果曲线1和曲线2的太阳光是不一样的，那么它将在轨道上的某一点的光伏阵列将达到一个点。在这个时候，如果太阳辐射的强度改变，输出特性曲线将被改变，由1上升为2，此时若负载1不变，那么系统将运行到A＇点，与相应的功率最大点存在一定的距离值。为了能够继续观察最大功率点的运行情况，将负载特性从1变化至2，同样，太阳辐照度变化从特性2变至特性1，相应的工作点由B点变化至B＇点。在负载2降低至负载1后，可以有效地保证系统在太阳辐照度减小的情况下仍然运行，处于最大的功率点A上。

图1 MPPT技术示意图

2.2 黑硅技术

黑硅由于具有特殊的表面结构而显示出无比的吸光优越性，它对近紫外－近红外波段的光(0.25～2.5μm)几乎全部吸收，这使得黑硅在太阳电池和MEMS光电传感器等领域具有极好的应用前景并成为研究热点。常见的黑硅材料有多种表面结构，如柱状阵列结构、孔状阵列结构、絮状结构等，所有的结构都表明只要其陷光能力强，硅片的表面皆可呈现出黑色的形貌，这也是黑硅名字的由来。近两年黑硅的产能扩充将不如PERC当年迅速。不过，为抵御单晶产品步步进逼，多晶电池片厂商也会开始采用黑硅技术，以推升电池效率。随着金刚线切多晶硅片品质趋于稳定，黑硅产品也将引燃另一波产业界的热烈讨论。

2.3 MWT组件技术

MWT(metal Wrap Through 金属穿透)技术是在硅片上利用激光穿孔技术结合金属浆料穿透工艺将电池片正面的电极引到背面从而实现降低正面遮光提高电池转换效率的目的。MWT组件不仅输出功率远高于常规产品，而且比常规产品美观大方，性能更稳定可靠，电池片背面的平面金属箔还可起到隔绝水汽和增强散热的作用，在高温高辐照度区实际发电量优势更为明显。

2.4 HIT太阳电池组件

HIT(Heterojunction with intrinsic Thinlayer)硅太阳能电池，是在晶体硅片上沉积一层非掺杂氢化非晶硅薄膜和一层与晶体硅掺杂种类相反的掺杂氢化非晶硅薄膜。与常规晶体硅太阳电池组件相比，HIT太阳电池组件的单位面积发电量更高、高温时能发更多的电、制成双面组件能够利用反射光，发电量进一步提升。国内的HIT太阳电池组件刚起步，还需要进一步加快发展步伐。

3 技术的实际应用

3.1 光伏建筑一体化

“光伏发电与建筑物集成化”是目前世界上大规模利用光伏发电的研发热点。光伏与建筑相结合主要有两种形式：一种是在建筑物屋顶安装平板光伏器什，光伏阵列与电网并联向用户供电，形成用户联网光伏系统。第二种形式是将光伏器件与建筑集成化，在屋顶安装光伏电池板，用光伏发电的玻璃幕墙代替普通的玻璃幕墙，由屋顶和墙面的光伏器件直接吸收太阳能，这样既可以做建材又可以发电，进一步降低光伏发电的成本。

3.2 光伏发电与LED照明的结合

LED照明，也称固态照明。光伏LED照明技术是将光生伏特效应原理应用在照明上，即利用太阳能电池将太阳能转换成电能，再用LED照明装置将电能转换为光能。光伏发电技术能与LED照明完美结合关键在于两者同为直流电、电压低并能互相匹配等特点。两者结合不需要变频器将光伏电池产生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率，同时也可借助于并网技术或可充放蓄电池，所具有的优势是显而易见的。

综上所述，太阳能光伏发电是一种比较理想的能源，不会对环境造成污染。我国应积极制定和完善政策法规，对太阳能光伏发电的环保情况进行进一步规范，实现太阳能光伏发电技术的可持续化发展。当前光伏发电技术不断推进，其应用领域逐渐增多，未来将会在我国的绿色工程推进中产生积极的促进作用。

[1] 毛亮. 我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析[J]. 科技传播，2011，20：66-68.

[2] 辛培裕. 太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D].华北电力大学，2015.