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清洁能源——太阳能发电

发布时间:2015.03.19 分类:行业新闻 来源: 点击:1424次

     能源是现代社会存在和发展的前提条件。随着时代的进步科技的迅猛发展,各行各业都大大使用着能源,煤、电、油等。而化石能源的稀缺性也是越来越明显,环境也因为人类的无限制使用以及不爱护环境而面临着很大的环境问题。全球气温上升,温室效应不再是一个简单的代名词,他逐渐的开始威胁人类的生活;海洋变酸、河流污染已经严重导致人类的可引用水资源短缺,对此,我们还不采取一些措施吗?未来各国能源战略中的重要组成部分首当其冲的应该是大规模的开发和利用可再生能源。
 
    科学家们研究了这一系列的相关问题,并提出如果使用可再生能源(清洁能源)能够削减二氧化碳的排放量。在帮助地球降温的同时,利用和开发太阳能是对现有短缺能源的必不可少的替代品。其原因不言而喻,它是最符合可持续发展理想特征的可再生能源之一。首先阳光普照着大地,到处都是太阳能,就地利用,不需要去到处寻找,更不需要运输,这对于偏远地区以及交通不便的乡村、海岛的能源供应,有着很大的优越性;其次太阳能没有废水、废气排出、废渣、废料,也没有噪音,不会给人类带来危害,也不会污染环境;再者只要太阳存在,就有太阳能,可以说是取之不尽用之不竭;最后地球上一年内到达地面的太阳能总量,要比现在每年消耗的各种能源的总量大几万倍。平均来说,暴露在太阳光下的每一平方米面积的土地,每年都能够接收到1700kWh的能量。根据欧洲能源研究中心预测的结果可知,到2050年太阳能电池将会给人类提供总电能需求的20%~30%。 

    近年来太阳能发电正在成为我国可再生能源利用方面的一支主力军,太阳能发电的原理简单来说就是光生伏特效应:首先假设光线照在太阳能电池上并且光能在界面层被太阳能电池所接纳,这里所说的界面层就是电池的面积,此时也必须具有足够能量的光子能够将P型硅和N型硅中的电子从共价键中激起,从而产生电子-空穴对。在太阳能电池界面层临近的电子和空穴对复合之前,将经过由空间电荷的电场以至于被相互分开不能复合。则不能复合的电子将向带正电的N区运动,空穴向带负电朝向P区运动。而此后因为不能复合的电子和空穴对将在P区和N区之间形成一个微小的向外的可测试的电场,从而产生电势差。将硅片的两边加上电极并接入电压表测出此时的电动势。对硅太阳能电池来说, 它的开路电压的一般为0.5~0.6V。由光照在界面层所产生的电子-空穴对越多,电流就越大;界面层能够接纳的光能越多,在太阳能电池中形成的电流也就越大。人们常说的太阳能发电大致分两类:一种是太阳能光伏发电,另一种是太阳能集热发电。光伏发电主要是利用光能驱动半导体产生的电荷运动来产生电能;而集热发电则是利用太阳能把水加温,将热能转化为机械能之后再进行发电。但是要使这一可再生资源普遍为人类所用,还需要进一步的研究与实施。“但就目前来看,我国太阳能发电产业尚在政策、技术以及市场等诸多方面存在发展的障碍。”国家能源局相关负责人表示:“破除发展的瓶颈,太阳能发电产业将获得最为光明的前景。” 

    要使太阳能发电真正达到实用水平,减轻缺乏能源的压力,主要应该从以下两方面着手解决问题:首先要解决太阳能光电转换的效率并且降低其成本,其次是要实现太阳能发电与现在的电网进行互联。就目前而言,太阳能电池主要可分为单晶硅、多晶硅、非晶态硅这三种。单晶硅太阳能电池价格最贵,但其转换效率最高,已达20%以上。而今后最有希望用于一般发电的将是非晶态硅太阳能电池,变换效率最低,价格也是最便宜的。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%,每瓦发电设备的价格将降到1~2美元,此时光能发电便足以与现在的发电方式竟争,并且预计本世纪末便可达到这一水平。当然,特殊用途的太阳能电池和实验室中所用的太阳电池效率要比平常使用的太阳能电池高得多,例如来自美国波音公司研发的锑化镓半导体与砷化镓半导体重叠之后形成的太阳能电池,光电转换效率能达到36%之高,将近赶上了燃煤发电的效率。有利也有弊,它的价格的的确确很是昂贵,所以目前只能用在卫星上。太阳能发电虽然受到很多限制,类似昼夜、晴雨、季节之类的影响,但他可以分散地进行,所以它适于各家各户分别激发进行发电。这样如果联接到供电网络上,各个家庭在电力富裕的情况下不仅可以可将其卖给电力公司,在不足的同时又可从电力公司买入。实现这一点的技术其实并不难解决,但其中的主要问题在于必须要有相应的法律保障。如今国外已经为中国做好了榜样,美国、日本等国家都已经制定了相应的法律法规,确保太阳能发电家庭的利益,大力提倡家庭进行太阳能发电。 

    在化石能源日益稀缺的背景下应运而生的是全球太阳能发电产业大力发展,各个国家均开始大力发展使用太阳能,其中德国和美国等国家因为能源消耗过大而起步较早,在应用好技术上均为领导地位。太阳能发电的新技术成本比传统的发电方法成本高,政府在此给与了大大的支持。 太阳能发电在社会很多方面都有着很大的作用,如太阳能供暖、太阳能热水器、太阳能路灯照明、太阳能空调、太阳能汽车等,这很自然的展现了太阳能发电的应用范围有多么广阔。我国地大物博,太阳能资源也就随之非常的丰富,开发利用的潜力也就非常大。把他用来并网发电、结合建材行业、解决偏远地区用电困难问题等都是非常好的选择。我国政府对这一技术的发展给予了充分的扶持,出台了相应的一系列法律法规以及政策等,有力的支持了太阳能产业的发展。这促使了这一朝阳产业--太阳能发电产业的茁壮成长。根据相关方面的预计,太阳能发电在以后的生活中,特别是2030年之后会得到大规模的应用。而等到2050年之后,在所有的发电形式中太阳能发电最可能成为份首要发电方式。 我国的太阳能产业发展迅猛,但目前整体还处于“幼苗期”。太阳能产业在中国是一个充满前景希望的产业,太阳能资源丰富清洁无污染,即使它的能源密度较低、能量供应有着随机、间歇性,但随着社会科技进步,新材料研究的技术发展以及工艺的精湛,尤其是蓄热技术的不断壮大、对能源的合理利用及环保的质量提高,太阳能会给人类带来新一个能源时代

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