[科普中國(guó)]-堆積光伏發(fā)電板

堆積光伏發(fā)電板是利用太陽光發(fā)電的一種系統(tǒng)，太陽光電系統(tǒng)，也稱為光生伏特，簡(jiǎn)稱光伏（Photovoltaics；字源“photo-”光，“voltaics”伏特），是指利用光伏半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)而將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能的設(shè)施。光伏設(shè)施的核心是太陽能電池板。目前，用來發(fā)電的半導(dǎo)體材料主要有：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅、非晶硅及碲化鎘等。由于近年來各國(guó)都在積極推動(dòng)可再生能源的應(yīng)用，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速。

簡(jiǎn)介堆積光伏發(fā)電板是利用太陽光發(fā)電的一種系統(tǒng)，太陽光電系統(tǒng)，也稱為光生伏特，簡(jiǎn)稱光伏（Photovoltaics；字源“photo-”光，“voltaics”伏特），是指利用光伏半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)而將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能的設(shè)施。光伏設(shè)施的核心是太陽能電池板。目前，用來發(fā)電的半導(dǎo)體材料主要有：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅、非晶硅及碲化鎘等。由于近年來各國(guó)都在積極推動(dòng)可再生能源的應(yīng)用，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速。

截至2010年，太陽能光伏在全世界上百個(gè)國(guó)家投入使用。雖然其發(fā)電容量仍只占人類用電總量的很小一部分，不過，從2004年開始，接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電量以年均60%的速度增長(zhǎng)。到2009年，總發(fā)電容量已經(jīng)達(dá)到21GW，是當(dāng)前發(fā)展速度最快的能源。據(jù)估計(jì)，沒有聯(lián)入電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，目前的容量也約有3至4GW。

光伏系統(tǒng)可以大規(guī)模安裝在地表上成為光伏電站，也可以置于建筑物的房頂或外墻上，形成光伏建筑一體化。

自太陽能電池問世以來，使用材料、技術(shù)上的不斷進(jìn)步，以及制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成熟，都驅(qū)使光伏系統(tǒng)的價(jià)格變得更加便宜。不僅如此，許多國(guó)家投入大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)推進(jìn)光伏的轉(zhuǎn)換效率，給與制造企業(yè)財(cái)政補(bǔ)貼。更重要的，上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策以及可再生能源比例標(biāo)準(zhǔn)等政策極大地促進(jìn)了光伏在各國(guó)的廣泛應(yīng)用。1

應(yīng)用1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制成效率為6%的光伏電池；自1958年起，光伏效應(yīng)以光伏電池的形式在空間衛(wèi)星的供能領(lǐng)域首次得到應(yīng)用。時(shí)至今日，小至自動(dòng)停車計(jì)費(fèi)器的供能、屋頂太陽能板，大至面積廣闊的太陽能發(fā)電中心，其在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)遍及全球。1

局限生產(chǎn)過程太陽能板的原材料和電腦芯片原材料一樣。大量生產(chǎn)過程中需要大量能源，有毒有害化學(xué)物質(zhì)。化學(xué)物質(zhì)主要靠工廠所在地法律法規(guī)管控。某些太陽能工廠已經(jīng)安裝太陽能系統(tǒng)，用太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的清潔能源生產(chǎn)太陽能板。

對(duì)電網(wǎng)的影響截至2017年12月，澳洲東部昆士蘭州有超過31%居民擁有屋頂太陽能系統(tǒng)，平均安裝功率超過3.5千瓦（世界第一）。但是高太陽能系統(tǒng)普及率也給電網(wǎng)電壓帶來問題。居民區(qū)中午用電量低，主要以出售電力給電力公司為主。傳統(tǒng)電網(wǎng)并沒有考慮雙向電力輸送。在居民區(qū)電 力大額傳輸回電網(wǎng)的時(shí)候，電壓會(huì)逐步抬高，而且可能超過電器設(shè)備可能受范圍. 。科學(xué)研究已經(jīng)有方法解決這種問題，但是都有各種成本考慮，例如，在中壓電網(wǎng)額外增加電壓控制裝置。

對(duì)于其他國(guó)家或地區(qū)的啟示：沒有系統(tǒng)性的分析和規(guī)劃，單一鼓勵(lì)促進(jìn)太陽能在居民區(qū)的普及會(huì)帶來新的風(fēng)險(xiǎn)。更好的方式之一是，通過稅收或其他鼓勵(lì)措施，促進(jìn)工業(yè)和商業(yè)用戶的太陽能系統(tǒng)安裝。因?yàn)楣ど虡I(yè)用戶主要用電高峰經(jīng)常在白天，太陽能系統(tǒng)在日照白天發(fā)電，補(bǔ)充工商業(yè)用電，降低工商業(yè)對(duì)電網(wǎng)的壓力。

對(duì)能源投資和電費(fèi)管理的影響現(xiàn)實(shí)生活中的問題經(jīng)常復(fù)雜多變，原因錯(cuò)綜復(fù)雜。對(duì)于能源投資和電費(fèi)管理也是同樣的道理，沒有適合每個(gè)方案的萬用靈丹。太陽能系統(tǒng)投資也許是很好的選擇，如果：當(dāng)?shù)仃柟獬渥?，電價(jià)較高而且持續(xù)漲價(jià)，政府通過財(cái)政或金融方式大力支持，電力可賣回給電力公司 （澳洲和德國(guó)）。投資回報(bào)經(jīng)常是能源投資的主要考量。但是系統(tǒng)性的檢查，評(píng)估和分析，也許會(huì)發(fā)現(xiàn)，在目前市場(chǎng)條件下，一套綜合性的方案是最合適的。例如，通過房屋建筑能效提高，既有設(shè)備運(yùn)行的改善，和太陽能系統(tǒng)投資，可能會(huì)提供業(yè)主最好的投資回報(bào)。1

參見可再生能源商業(yè)化

太陽能

光電效應(yīng)

量子力學(xué)

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊曉紅 - 副教授 - 西南大學(xué)