太阳能光伏发电技术及应用陈金科

太阳能光伏发电技术及应用陈金科

陈金科

江苏中弘光伏工程技术有限公司211100

摘要：目前太阳能光伏发电技术是太阳能在能源领域应用重要方式，其应用规模和实际的范围也在不断地扩大，成为了社会发展的重要保障，也是相关学界研究的重要热点。笔者试图对此展开研究，就基本原理、实际应用以及重要技术等作出相关的阐述，进而为实际业务推进提出理论参考。

关键词：太阳能；光伏发电；环境保护

1太阳能光伏发电的原理

太阳能光伏发电基本原理，是利用半导体材料的光伏效应，来将太阳能转化为了电能，可以看作是一类新发电模式。早在上世纪的30年代，法国科学家贝克勒尔就曾经利用光照实验发现这个先想，他结合着电位差的出现，在理论上最早研究了太阳能光伏发电相关问题。彼时学者将这类的效应，称之为是光生伏特的效应，也就是我们平日里所提到的光伏效应；光伏发电的基本原理，除了上文所提到的简单操作以外，还需要结合着半导体材料的引入，以及相关的设计来做出实践。半导体材料所组成的PN结两侧，因多数在流子会向对方扩展，因此构建起的宽度很窄的空间电荷区，结合着自建电厂的效应，可以使得室内点差是不同的。在稳定平衡时相互之间的传递，也会出现一定的电力变动，特别是在接通外部电源时，就会因为非平衡少数载流子在电场的作用下，逐步构建起过剩电子及过剩空穴，进而会产生电流输出所需电能，这就是光伏阵列所带来的、太阳能模式转化为电能原理所在。

2太阳能光伏发电技术概述

2.1光伏电池的发展

太阳能光伏发电系统，大体上都是由光伏电池板、控制器、和电能存储单元、变换环节所构起的发电与电能变换系统。其中的光伏电池，可以看作是整个系统最基本的部件，也是直接对整体有影响的组建。它在大规模应用方面存在着一定的问题，需要结合实际情况解决。首先是如何提升光电转换效率，其次是如何降低生产成本。如果没办法提升光电转换效率、没有办法降低实际的生产成本，那么太阳能光伏发电技术的应用只能是在纸面上谈谈而已，而没有办法真正的推进到实处去。

随着技术的发展和人们应用深度的提升，以硅片为基础第一代光伏电池技术发展，逐步解决了光电转化效率的问题，但还存在着成本居高不下的制约；而基于薄膜基础的第二代光伏电池，很薄的光电材料被应用到非硅材料的衬底上，极大降低了整体的材料的损耗。而批量的自动化生产也会使得生产的成本大幅降低，因此可以看作是既提高了光电转换的效率，又降低了生产成本，因此为太阳能光伏发电技术的推进和实践提供了重要的保障。

2.2光伏阵列功率

光伏阵列功率输出特性具有很多的物理性质和化学性质，特别是非线性特征在太阳辐射的照度、环境、温度、负载情况的影响下，会出现很多不同，为了能够使得相关的硬件设施在供电系统中发挥最大规格传输制造能力，特别是太阳能电池发挥出最好的光电转换能力，就需要结合着实际的情况，合理操作控制光伏电池阵列的工作点，这就可以使得整个的系统、激发出最大的功率输出。而最大功率跟踪的实现，在物理研究上可以看作是动态寻优的过程，大体上结合着光伏电池阵列，对当前的输出电压以及电流所做出检测，进而对整体的业务推进过程有详细的了解，得到当前的输出功率，在和之前时刻的相同环境下功率做比较，舍小取大，如此往复就可以逐步的构建起整个光伏电池阵列中的最大功率点，进而去选择它们。这就极大提升了业务的效率，这也是太阳能光伏发电技术在如今发展所取得的重要技术突破所在。

2.3聚光光伏技术的推广

直接到地面的太阳能密度是相对较低的，如果只是结合硬件来吸收这方面的能量，是没有办法满足人们实际需要的。结合笔者的实际测试来看，这部分能量的峰值不会超过每平方米1千瓦，这对于实际的生活和工作需求是没有办法满足的。因此为了提升整体利用效率，必须采取聚光光伏技术，来提升实际的效率。该技术的具体推广主要体现在以下几个方面、首先是将太阳能聚到很小的高性能聚光电池上，这对于太阳能光伏照射密度的提升很有利，也可以使太阳能转化率进一步得到提高，进而保证实际业务的需求得到根本的满足。另一方面则是利用相对便宜的聚光器，来代替过去昂贵的设施，可以很好地降低成本，使得生产更具批量化的可能性。热光伏聚光器的业务原理，也是需要相关研究者认真思考探索的，目前所采取的弱光伏聚光器工作原理，大体上是太阳把辐射器加热到高温，再完成光热的转换，同时由辐射器发出到太阳能电池上完成光电传输，进而满足实际的用电需求。其中存在着很多问题，特别是国内所用聚光光伏系统在关键的技术问题存在制约，进而整体上的成本依然处于比较高区间内，在实际轻巧度、效率值等方面，以及抗风、抗雨、抗震特点方面，还需做出高级的深入研究。

3太阳能光伏发电实际应用

在太阳能光伏发电的应用方面，主要包括独立光伏发电应用、并网光伏发电应用、混合光伏发电应用、光伏建筑体系应用等方面。在独立光伏发电系统方面，主要指的是不与公共电网相连而独立运行的发电系统，这对于整体的城市运转发电效率提升而言是重要的保障。大部分这类系统建设都是在边远地区、或者作为野外便携电源供电，特别是对于公共电网、国家设施难以覆盖的区域，比如在农村的偏远地区、海岛地区、边防哨所、移动通讯基站等，这类系统的应用对于整体的太阳能利用价值提升而言是重要的保障，也可以做新理论实验，在实地中探测和研讨。

由于太阳能发电的特点是白天发电，所以负荷大部分都会集中在夜晚，因此如何储存好相关的电能，也是需要思考的重要问题。因此实际的研究中，应当结合地区情况做好可靠性研究，并网光伏发电系统就是其中代表。它是与公共电网相连接的，共同承担着供电任务，光伏电池阵列所发出的实际电流直径逆变器，会经过设施转变为与电网相同频率的交流电、以电压或电流源各类方式输入到电力系统中去，因此在这时并网光伏发电系统会发挥价值，合理疏导各类电力平稳运转，解决了峰值问题。这对于整体的系统运行成本降低而言是重要保障，也可以使得系统的运行和供电稳定性，得到根本的提升，是未来太阳能光伏发电技术应用重要的发展方向所在。

混合光伏发电系统指的是将一类或几类不同的发电方式，引入到光伏发电系统中，结合着负载供电所做出的体系设计，可以就实际需求满足来规划，主要的目的就是结合各类发电技术，以及实际特征来避免所存在的问题，发挥各自技术上存在的优势。但是需要注意的是，混合发电系统输出，对于天气、环境不稳定因素的依赖度相对较大，因此在未来的发展中、需尽量提高该技术可靠性。

4结语

整体来看太阳能必然是未来重要能源，因此作为相关的从业者，必须结合着实际业务，来努力引入太阳能技术，保证实际的业务推进，提升各类新能源实际使用的效率。

参考文献：

[1]赵仕琦,凌长明.工业化循环水养殖系统的新能源应用[J].科技创新与应用,2019(21):169-170.

[2]卫朋坤,陈学,吴桂竹,李晶,杨杨,郝泽伟,张肖,李静,刘璐.钴、镍、铁基氧族化合物用作染料敏化太阳能电池对电极的研究进展（英文）[J].ChineseJournalofCatalysis,2019(09):1282-1297.