太陽能發(fā)電是指不直接將光能通過熱力過程轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電。
它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光敏發(fā)電和光生物發(fā)電。
光伏發(fā)電是利用太陽能級(jí)半導(dǎo)體電子器件有效吸收太陽輻射能量并將其轉(zhuǎn)化為電能的直接發(fā)電方式。它是太陽能發(fā)電的主流。光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池。
光伏發(fā)電系統(tǒng)組成主要由太陽能電池、電池、控制器和逆變器組成，其中太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。太陽能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池。前者包括單晶硅電池和多晶硅電池，后者主要包括非晶態(tài)硅太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池和碲化鎘太陽能電池。
單晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率約為15%，最高可達(dá)23%，是太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制造成本較高。單晶硅太陽能電池的使用壽命一般可達(dá)15年和25年。多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是14 - 16%,生產(chǎn)成本是低于單晶硅太陽能電池,因此大大發(fā)展,但是多晶硅太陽能電池的使用壽命比單晶硅太陽能電池短。
薄膜太陽能電池是以硅、硫化鎘、砷化鎵等薄膜為基體材料的太陽能電池。薄膜太陽能電池可以由輕質(zhì)、廉價(jià)的基材(如玻璃、塑料、陶瓷等)制成，形成一層不到1微米厚的產(chǎn)生電壓的薄膜，便于運(yùn)輸和安裝。然而，沉積在非均勻襯底上的薄膜會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，因此現(xiàn)有的碲化鎘和銅銦鎵硒太陽能電池的批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率只有12%到14%，高于29%的理論極限。如果在生產(chǎn)過程中減少碲化鎘的缺陷，將會(huì)延長(zhǎng)電池壽命，提高轉(zhuǎn)換效率。這就需要研究缺陷產(chǎn)生的原因以及減少缺陷和控制質(zhì)量的方法。太陽能界面也很重要，需要大量的研究和開發(fā)。
太陽能熱發(fā)電
太陽熱能是一種通過水或其他工作材料和設(shè)備將太陽輻射能量轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方法。首先，太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)換有兩種方式:一是直接轉(zhuǎn)換太陽能熱能轉(zhuǎn)化成電能,如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差,熱的生成電子和熱電離子真空設(shè)備、堿金屬熱電轉(zhuǎn)換的力量,磁性流體的一代。另一種方法是利用太陽能，通過一個(gè)由熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，如汽輪機(jī)，類似于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，只不過熱能不是來自燃料，而是來自太陽。太陽能熱發(fā)電有多種類型，主要包括以下五種類型:塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽能池和太陽能塔熱燃?xì)獍l(fā)電。前三種是集中式太陽能熱電系統(tǒng)，后兩種是非集中式太陽能熱電系統(tǒng)。一些發(fā)達(dá)國家將太陽能熱電技術(shù)作為國家研發(fā)的重點(diǎn)，建成了數(shù)十座各類示范太陽能電站，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。
目前，世界上最有前途的太陽能熱動(dòng)力系統(tǒng)大致可分為:槽形拋物線聚焦系統(tǒng)、中央接收器或太陽能塔聚焦系統(tǒng)和碟形拋物線聚焦系統(tǒng)。三種形式在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的:30~80MW聚焦拋物線槽太陽能發(fā)電技術(shù)(簡(jiǎn)稱拋物線槽);30~200MW點(diǎn)聚焦集中接收太陽能熱電技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱集中接收技術(shù));7.5~25kW點(diǎn)聚焦拋物面太陽能發(fā)電技術(shù)(簡(jiǎn)稱拋物面)。
目前，世界上最有前途的太陽能熱動(dòng)力系統(tǒng)大致可分為:槽形拋物線聚焦系統(tǒng)、中央接收器或太陽能塔聚焦系統(tǒng)和碟形拋物線聚焦系統(tǒng)。三種形式在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的:30~80MW聚焦拋物線槽太陽能發(fā)電技術(shù)(簡(jiǎn)稱拋物線槽);30~200MW點(diǎn)聚焦集中接收太陽能熱電技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱集中接收技術(shù));7.5~25kW點(diǎn)聚焦拋物面太陽能發(fā)電技術(shù)(簡(jiǎn)稱拋物面)。
聚焦太陽能熱動(dòng)力系統(tǒng)使用的傳熱劑主要是水、蒸汽和熔鹽。這些傳熱劑可以在容器中加熱到450攝氏度，然后用來發(fā)電。此外，該蓄熱系統(tǒng)可一次蓄熱數(shù)小時(shí)，以備需求高峰時(shí)使用。
拋物線槽聚焦系統(tǒng)是利用拋物線柱面槽透射鏡將太陽光集中在管式接收機(jī)上，在熱轉(zhuǎn)化爐中加熱管內(nèi)工質(zhì)產(chǎn)生蒸汽，帶動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。塔式太陽能熱動(dòng)力系統(tǒng)使用一組獨(dú)立跟蹤太陽的定日計(jì)，將陽光聚焦在固定塔頂?shù)慕邮掌魃希a(chǎn)生高溫。
除了上述傳統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電方法外，在太陽能煙囪發(fā)電、太陽能池發(fā)電等新領(lǐng)域的研究也取得了進(jìn)展。
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