太陽能是取之不盡用之不竭的可再生能源，也是清潔能源，不產(chǎn)生任何環(huán)境污染。在太陽能的有效利用中，太陽能發(fā)電是近年來發(fā)展最快、最具活力的研究領(lǐng)域，因而深受人們的青睞。

一般來說，太陽能發(fā)電可分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器和用戶負(fù)載等組成。其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，用戶負(fù)載為系統(tǒng)終端。

從上世紀(jì)70年代中期開始地面用太陽電池商品化以來，晶體硅就作為基本的電池材料占據(jù)著統(tǒng)治地位。以晶體硅材料制備的太陽能電池主要包括：單晶硅太陽電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池和薄膜晶體硅電池。單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，但是成本較高；非晶硅太陽電池具有生產(chǎn)效率高，成本低廉，但是轉(zhuǎn)換效率較低，而且效率衰減得比較快；多晶硅太陽能電池則具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換效率。而且性能價(jià)格比最高；薄膜晶體硅太陽能電池近年有了快速發(fā)展，但現(xiàn)在還占不到光伏發(fā)電的6%。從目前來看，薄膜電池雖有很好的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，但單晶硅與多晶硅電池仍是較長時間內(nèi)的主流產(chǎn)品。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)日新月異，企業(yè)轉(zhuǎn)換率已達(dá)17%，實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換率已達(dá)24.7%，每年的平均增長速度超過0.2%以上。

光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源；二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。

由于太陽能光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、能量隨處可得、無機(jī)械轉(zhuǎn)動部件、故障率低、維護(hù)簡便、無人值守、建站周期短、規(guī)模大小隨意和無需架設(shè)輸電線路、方便與建筑物結(jié)合等特點(diǎn)，它已成為太陽能發(fā)電最基本、最普遍和最有前景的應(yīng)用形式。

理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。其中，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。中國國產(chǎn)晶體硅電池效率在15至19％左右，國際上同類產(chǎn)品效率約16至21％。

據(jù)預(yù)測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。

光伏發(fā)電系統(tǒng)

系統(tǒng)分類

光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨(dú)立光伏電站包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源、陰極保護(hù)、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當(dāng)電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。

系統(tǒng)設(shè)備

光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。其部分設(shè)備的作用是：

太陽能電池方陣

在有光照（無論是太陽光，還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應(yīng)”。在光生伏打效應(yīng)的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。

蓄電池組

其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負(fù)載供電。太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b.使用壽命長；c.深放電能力強(qiáng)；d.充電效率高；e.少維護(hù)或免維護(hù)；f.工作溫度范圍寬；g.價(jià)格低廉。

充放電控制器

是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設(shè)備。由于蓄電池的循環(huán)充放電次數(shù)及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是必不可少的設(shè)備。

逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，而負(fù)載是交流負(fù)載時，逆變器是必不可少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價(jià)低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負(fù)載。

太陽跟蹤控制系統(tǒng)

由于相對于某一個固定地點(diǎn)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化，如果太陽能電池板能夠時刻正對太陽，發(fā)電效率才會達(dá)到最佳狀態(tài)。目前世界上通用的太陽跟蹤控制系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點(diǎn)的經(jīng)緯度等信息計(jì)算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機(jī)或電腦軟件中，也就是靠計(jì)算太陽位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個參數(shù)；原理、電路、技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。河北某太陽能光伏發(fā)電企業(yè)獨(dú)家研發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平、成本低廉、簡單易用、不用計(jì)算各地太陽位置數(shù)據(jù)、無軟件、可在移動設(shè)備上隨時隨地準(zhǔn)確跟蹤太陽的智能太陽跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國內(nèi)首家完全不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀，具有國際領(lǐng)先水平，能夠不受地域和外部條件的限制，可以在-50℃至70℃環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用；跟蹤精度可以達(dá)到±0.001°，最大限度的提高太陽跟蹤精度，完美實(shí)現(xiàn)適時跟蹤，最大限度提高太陽光能利用率�？梢詮V泛的使用于各類設(shè)備的需要使用太陽跟蹤的地方，該自動太陽跟蹤儀價(jià)格實(shí)惠、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、跟蹤準(zhǔn)確、方便易用。把加裝了智能太陽跟蹤儀的太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應(yīng)急車、特種軍用汽車、軍艦或輪船上，不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調(diào)頭、拐彎，智能太陽跟蹤儀都能保證設(shè)備的要求跟蹤部位正對太陽！

光伏發(fā)電的工作原理

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限 制，因?yàn)殛柟馄照沾蟮�；光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點(diǎn)。

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并 網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精 煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源 無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系 統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①無枯竭危險(xiǎn)；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢；④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時間短。

缺點(diǎn)：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。

光伏發(fā)電的起源及發(fā)展

早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾（Becqurel）就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。

1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。

20世紀(jì)70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機(jī)和大氣污染問題日益突出，傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時全球約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展，這之中太陽能以其獨(dú)有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量可達(dá)5.6×1012千瓦小時，相當(dāng)于世界上能耗的40倍。正是由于太陽能的這些獨(dú)特優(yōu)勢，20世紀(jì)80年代后，太陽能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場規(guī)模也逐步擴(kuò)大。

20世紀(jì)90年代后，光伏發(fā)電快速發(fā)展，到2006年，世界上已經(jīng)建成了10多座兆瓦級光伏發(fā)電系統(tǒng)，6個兆瓦級的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。美國是最早制定光伏發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計(jì)劃。日本1992年啟動了新陽光計(jì)劃，到2003年日本光伏組件生產(chǎn)占世界的50%，世界前10大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，大大推動了光伏市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使德國成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。

世界光伏組件在1990年——2005年年平均增長率約15%。20世紀(jì)90年代后期，發(fā)展更加迅速，1999年光伏組件生產(chǎn)達(dá)到200兆瓦。商品化電池效率從10%～13%提高到13%～15%，生產(chǎn)規(guī)模從1～5兆瓦/年發(fā)展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦擴(kuò)大。光伏組件的生產(chǎn)成本降到3美元/瓦以下。

2006年的光伏行業(yè)調(diào)查表明，到2010年，光伏產(chǎn)業(yè)的年發(fā)展速度將保持在30%以上。年銷售額將從2004年的70億美金增加到2010年的300億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來的虧本轉(zhuǎn)為盈利。
然而，全球光伏設(shè)施在2009年呈V字型增長達(dá)到最低點(diǎn)。2010年，全球光伏市場安裝量達(dá)到18.2GW，相較于去年增幅139%。以產(chǎn)值來看，2010年光伏產(chǎn)業(yè)全球營收達(dá)到820億美金，相較于2009年?duì)I收400億美金增幅105%。從產(chǎn)量來看，2010年全球太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到20.5GW，較2009年9.86GW有顯著增長，其中薄膜電池產(chǎn)量占據(jù)總產(chǎn)量13.5%份額。

2010年開始，由財(cái)政部、科技部、住建部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布文件，對“金太陽示范工程和太陽能光電建筑應(yīng)用示范工程”的有關(guān)政策進(jìn)行了大幅調(diào)整，涉及設(shè)備招標(biāo)、項(xiàng)目調(diào)整、補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目并網(wǎng)等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2010年新增了272MW的項(xiàng)目。此外，宣布在全國建立13個光伏發(fā)電集中應(yīng)用示范園區(qū)，以此為依托推動中國光伏產(chǎn)業(yè)的的應(yīng)用。并公開表示力爭2012年以后每年國內(nèi)應(yīng)用規(guī)模不低于1000MW。2010年8月，國家能源局舉行了280MW并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目特許權(quán)招標(biāo)，最終中標(biāo)價(jià)格分布在0.7288元/度至0.9907元/度之間，遠(yuǎn)低于業(yè)內(nèi)預(yù)期。中國政府的一系列光伏激勵政策促進(jìn)了中國光伏市場的快速增長。2009年中國年度光伏新增裝機(jī)量達(dá)到160MW，超過了截至2008年底的累計(jì)安裝總量。2010年實(shí)際新增裝機(jī)量超過500MW。

2010年，中國光伏電池產(chǎn)量已超過全球總產(chǎn)量的50%。目前已有數(shù)十家光伏公司分別在海內(nèi)外上市，據(jù)估算，行業(yè)年產(chǎn)值超過3000億元人民幣，直接從業(yè)人數(shù)超過30萬人。中國光伏產(chǎn)業(yè)走上了快速發(fā)展之路，已經(jīng)掌握了包括太陽能電池制造、多晶硅生產(chǎn)等關(guān)鍵工藝技術(shù)，設(shè)備及主要原材料逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)業(yè)規(guī)�？焖贁U(kuò)張，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，制造成本持續(xù)下降，具備較強(qiáng)的國際競爭能力。

前景規(guī)劃根據(jù)2007年《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，中國力爭使太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達(dá)到600GW（百萬千瓦）。預(yù)計(jì)，到2050年，中國可再生能源的電力裝機(jī)將占全國電力裝機(jī)的25%，其中光伏發(fā)電裝機(jī)將占到5%。預(yù)計(jì)2030年之前，中國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將高達(dá)25%以上。

至2010年，我國相繼出臺了《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行方法》和《關(guān)于實(shí)施金太陽示范工程的通知》等政策，并先后啟動了兩批總計(jì)290MW的光伏電站特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目。截止2010年，我國累計(jì)光伏裝機(jī)量達(dá)到800MW，當(dāng)年新增裝機(jī)容量達(dá)到500MW，同比增長166%。

最新政策 標(biāo)桿電價(jià)出臺

2011年8月1日，國家發(fā)展和改革委員會網(wǎng)站發(fā)布《國家發(fā)展改革委關(guān)于完善太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》稱，今年7月前核準(zhǔn)建設(shè)、年底前建成投產(chǎn)且尚未定價(jià)的光伏項(xiàng)目，上網(wǎng)電價(jià)為1.15元人民幣/千瓦時；7月及以后核準(zhǔn)的，及7月之前核準(zhǔn)但截至年底仍未建成投產(chǎn)的太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目，除西藏仍執(zhí)行每千瓦時1.15元的上網(wǎng)電價(jià)外，其余省上網(wǎng)電價(jià)均按每千瓦時1元執(zhí)行。我國的光伏上網(wǎng)電價(jià)正式出臺。標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)雖然低于各地標(biāo)準(zhǔn)，但這標(biāo)志著國內(nèi)市場真正啟動，利好光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

十二五規(guī)劃目標(biāo)

2011年9月，根據(jù)《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》征求意見稿中數(shù)據(jù)，太陽能光伏“十二五”裝機(jī)目標(biāo)上調(diào)為10GW，到2020年的太陽能光伏裝機(jī)大幅上調(diào)至50GW。而去年我國裝機(jī)容量尚不足500MW。這意味著在今后的幾年中，我國每年新增光伏裝機(jī)容量將達(dá)到2GW。國內(nèi)太陽能光伏市場有望在“十二五”期間大規(guī)模啟動，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)也有望借此迎來其黃金發(fā)展期。

《規(guī)劃》并提出我國政府將集中支持骨干光伏企業(yè)，提供資金、貸款等方面扶持，將在2015年形成1～2家5萬噸級多晶硅企業(yè)，2～4家萬噸級多晶硅企業(yè)；1～2家5G W級太陽能電池企業(yè)，8～10家G W級太陽能電池企業(yè)；3～4家年銷售收入過10億元的光伏專用設(shè)備企業(yè)；培育1～2家年銷售收入過千億元的光伏企業(yè)，3～5家年銷售收入過500億元的光伏企業(yè)。

2011年11月，據(jù)有關(guān)部門透露，即將出臺的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》有望將“十二五”期間太陽能發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)上調(diào)至1500萬千瓦，其中光伏發(fā)電目標(biāo)為1400萬千瓦。而此前備受業(yè)界關(guān)注的可再生能源電價(jià)附加，也有望近期提高至8厘/千瓦時。一系列政策動向都彈奏出國內(nèi)光伏市場即將大規(guī)模啟動的強(qiáng)音。