国内外太阳能技术现状及发展综述：简要分析太阳能技术的原理、太阳能发电技术的分类及发展现状。 展示太阳能技术在当今世界的巨大作用和地位，通过各种相关技术的介绍和分析，了解不同发电技术的应用、优缺点。 关键词：太阳能、太阳能发电技术、火力发电、光伏发电、蓄热 一、太阳能技术 1.1 太阳能简介 太阳能（Solar）一般指太阳光的辐射能，一般用于发电在现代。 自地球形成以来，生物主要依靠太阳提供的热量和光生存。 自古以来，人类也懂得利用阳光来干燥物体，并将其用作保存食物的方法，例如制盐、晒干咸鱼等。 然而，随着化石燃料的减少，我们有兴趣进一步开发太阳能。 太阳能的利用有两种方式：被动利用（光热转换）和光电转换。 太阳能是一种新兴的可再生能源。 广义的太阳能是地球上多种能源的来源，如风能、化学能、水势能等。 1.2 太阳能发电技术目前的分类。 所采用的太阳能发电技术主要类别如表1所示。其中，非聚光型太阳能热发电技术包括太阳能池热发电、太阳能热气流发电等； 聚光型太阳能热发电技术包括塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电、碟式太阳能热发电。 发电。 目前比较成熟的太阳能发电技术是太阳能光伏发电和太阳能热发电。 太阳能热发电技术通过聚集光线产生高温来发电。

具有更高的效率和更多的应用前景。 尽管世界各国多年来一直在研究太阳能热发电技术。 但目前只有槽式太阳能热电站实现了商业示范运行。 然而，塔式和碟式发电系统仍处于示范阶段。 2 国内外太阳能技术现状1 2.1 太阳能热发电太阳能热发电是一项极具发展前景的太阳能利用技术。 它是一种收集太阳光和热量产生高温来驱动热机发电的系统。 目前，全球已建成9座大型光热发电站，总装机容量达30兆瓦，主要集中在美国。 收集太阳光提供热能的方法主要有三种：中央接收器、抛物面反射器和抛物面聚焦收集器。 中央接收器将地面反射器收集的阳光聚焦到中央接收器上。 这种方法被认为是 20 世纪 70 年代最有前途的方法。 但由于中央接收器必须在高温下运行、体积过大等问题，其前途一度黯淡。 但专家认为，此类系统很容易适应高温储热，并且比电池或其他非储热系统具有更大的经济潜力，并指出具有储热功能的中央接收器太阳能热发电系统可以与化石燃料系统竞争。 。 抛物面反射器与中央接收器一样，使用反射器将阳光聚焦在收集器上。 不同之处在于每个反射器加热自己的收集器。 大多数抛物面反射器系统利用流体传热，并且还存在接收器问题。 为了解决这些问题，人们正在修复外置木工机械，其中“斯特林循环”发电系统的效率最高。

该系统保留了光伏电池的诸多优点，安装方便，无污染。 无论是大型还是小型设备的效率都非常高，是一个很有前途的系统。 抛物面聚焦收集器是一个抛物面聚焦槽。 它将阳光聚焦在沿着水箱长度位于水箱中心的管子上。 当流体通过管子时，它被加热并变成蒸汽或热液体。 它从管的另一端发出。 出来，可用于驱动涡轮机或其他机械。 这种坦克的设计很简单。 只需增加或减少插槽数量，就可以产生更大或更小的功率，并且可以在更低的温度下平稳运行。 专家预测，这项技术将在未来 50 年内主导太阳能市场。 此外，我国还与美国合作设计并试制了功率为5kW的碟式太阳能发电装置样机。 2005年与以色列合作，在江苏南京建成首座75kW太阳能塔式光热发电示范电站。 并成功运行发电。 太阳能热发电潜力巨大，因此对于太阳能热发电未来的发展而言。 应注重市场应用的开发。 让太阳能热发电真正融入我们的生活。 2.2 太阳能光伏发电 2.2.1 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。 如果输出电源是AC 220V或lov，还需要逆变器。 太阳能光伏板是太阳能光伏发电系统的核心部分。

也是太阳能光伏发电系统中最有价值的部分。 它的作用是将太阳的辐射能转化为电能。 或者送至电池储存。 或推负载工作。 太阳能光伏板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 太阳能控制器控制整个系统的工作状态。 它还对电池起到过充电保护和过放电保护的作用。 在温差较大的地方，合格的控制器还应具有温度补偿功能。 电池一般为铅酸电池，用于小型和微型系统。 也可以使用镍氢、镍镉或锂电池。 它的作用是在有光照的时候储存太阳能电池板发出的电能，然后在需要的时候释放出来。 2.2.2 太阳能光伏电池原理 太阳能电池内部有一个PN结。 当PN结处于平衡状态时，PN结处形成耗尽层。 从N区到P区存在势垒电场。 当入射太阳能大于硅带隙宽度时，电池内部会发射太阳光子。 将电子从价带激发到导带，产生电子-空穴对。 然后电子-空穴对被势垒电场分开，电子和空穴分别被推向N区和P区。 当到达势垒电场边界时，向PN结界面扩散。 受势垒电场的影响，电子保留在N区，空穴保留在P区，形成内建电场。 并且由于内置电场。 N 区和 P 区中的空穴。 电子被推向彼此的区域。 这会导致多余的电子积聚在 N 区。

多余的空穴聚集在 P 区。 即在P_N结两侧形成与势垒电场方向相反的光生电动势。 当连接负载时，电流就会流出。 2 2.2.3 在最新的太阳能电池技术方面，近年来取得了重大突破。 目前，比较先进的单晶硅太阳能电池生产工艺包括美国斯坦福大学的扩散点接触工艺、喷气推进研究所的钝化发射区工艺、橡树工艺等。 Ridge实验室的激光退火扩散炉钝化工艺、SP're的沟槽顶面工艺； 旧的计算机模拟优化工艺、澳大利亚的钝化发射区背电池工艺等。非晶太阳能电池的最新技术主要集中在组件的生产上。 生产技术方面，主要实现织构化氧化锡正面电极、改进的尸层掺杂方法、高反射率背面金属化、全激光划片线圈形状的元件以及低成本的喷涂密封技术。 此外，箔本征层、多结器件结构等的使用使得a-si备件的效率衰减小于1%。 通过采用异质结和凸凹形透明导电薄膜基板以及i层高质量化学/i界面控制技术，电池效率大幅提高。 研究认为，使用多结组件可以提高电池效率。 据预测，各种合金制成的双结组件的效率可达17%，三结组件的效率可达24%。 多晶箔太阳能电池是近年来研究最多的一类新型高效化合物半导体太阳能电池。 主要有铜铟（C IS ）、磷化铟（Cd Te ）、砷化镓（G a A : ）、磷化铟（In S ）等。

CIS太阳能电池是仅次于非晶硅的新型电池。 性能稳定，吸收系数大，禁带宽度为1。在Olev附近，其效率高于非晶太阳能电池。 近年来，C5和CIS与非晶硅搭配这两个子组件的研究已经从技术研究转向大面积工艺。 目前，CIS基多晶异质结太阳能电池的效率已达到14.1%。 美国AR（针对太阳能公司）通过改进器件的蓝光响应改进了电池设计，用盒层和宽带隙Z,O窗口层取代了2.4eV带隙Cd层，使效率达到15。 目前，cIS太阳能电池的主要课题是改善晶格匹配和提高电池效率，开发多元化合物光伏材料和多层多结太阳能电池，并解决量产的相关问题。 作为一种很有前景的箔片太阳能电池材料，美国光子公司利用注入法成功制造了效率为1±2.3%的高效太阳能电池和效率为7.3%的组件。 它还制造了四边形CdTe模块样品。 。 安耐诚和BP太阳能公司采用电沉积方法，采用新颖的n-one电池设计，解决了电极稳定性问题，获得了n-2砷化物铸造的最高效率。 唯一可以用于单晶箔太阳能电池形式的材料。

美国9RIA公司开发了A 16 A s/G a A：异质结电池，有n/P和户/n结构，效率超过27%，改进了金属有机化学气相沉积（派莫伊，D）条件控制，改进电网调节和电边钝化，效率预计达到30%。 在Ga A中，将硅v涂覆在基板上。 采用InGa A：技术制造的单结In Ga A：聚光太阳能电池的效率超过24 Ω。 ​​实验证明，增加In Ga A：电流收集可以大大提高效率。 该技术还可用于多结太阳能电池。 磷化铜太阳能电池具有效率高、抗辐射能力强的特点，可用于航天飞机。 许多科研机构正在研究结制造和电池加工方法。 美国SP'rs公司开发的InP太阳能电池效率已达到19.5%。 太阳能研究所采用半导体工艺制造了上层为In、下层为In Ga A的多层神联电池。 效率高达31.8%，且可聚合。 50倍阳光照射。 2.3主动式太阳能系统主动式太阳能系统是将太阳能转化为热能，用于热水供应、制冷制热、工业热源等的系统，具有集热、蓄热、供应热水等功能，并释放热量。 太阳能热水器在技术上已经相当成熟。 世界各国利用太阳能已达到工业化生产阶段，并已作为商品进入市场。

英国、澳大利亚、美国、日本、以色列、法国、意大利等国家广泛使用太阳能热水器，并建立了强大的太阳能热水器产业。 据介绍，美国生产的平板太阳能热水器和真空管热水器性能跻身世界先进水平。 各类太阳能热水器生产企业超过200家，年销售额超过10亿美元。 日本的住宅系统已经商业化。 全国已安装强制循环太阳能热水器3万多台，到1990年底已达70万台，13%以上的家庭热水由太阳能提供。 以色列法律规定新建建筑必须配备太阳能热水器。 到1990年底，家用太阳能热水器普及率达到60%，可满足全国40%的热水需求和全国2%的一次能源需求。 澳大利亚是世界上太阳能热水器产业最发达的国家之一。 目前，已有超过30万户住宅安装了太阳能热水系统。 在西澳，家用太阳能热水器的普及率已达到25%以上。 为促进太阳能热水器产业发展，欧共体大力支持英、法、西德、意大利、希腊五国的研发工作。 1990年底，热水器得到推广。 。 一万平方米。 与1981年相比增长了一倍，但普及率不高。 2.4 被动式太阳能系统被动式太阳能系统是收集太阳光和热量，利用隔热材料或建筑物调节热量释放，控制太阳光的传热方式和方向，有效利用太阳能的系统。

过去系统技术的主流是利用建筑物等来提高检测效果。 近年来，由于材料技术的进步，具有调光材料和透明隔热材料等新功能被动式太阳能元件（控制能量数量和方向的能量转换元件）的被动式太阳能系统已被开发和使用。 这是最有前途的系统，引起了广泛的关注。 代表性的被动式太阳能组件包括调光材料、选择性辐射材料、透明隔热材料等。 2.5 太阳化学系统 太阳化学系统是利用太阳能作为化学反应驱动力的系统，也称为驱动化学系统。 近年来，由于利用光电子转移促进化学反应的光催化半导体的发展，太阳能可用于进行水分解、二氧化碳固定、固氮等各种反应。 太阳能化学系统主要通过光解水产生氢气。 一是利用阳光产生20℃以上的高温，分解水产生氢气。 目前这种方法很难大规模推广。 另一种方法是使用过度镀覆的金属配合物作为催化剂来光解水产生氢气。 专家认为这是生产氢气的最佳方法。 新型太阳能化学系统，包括德国新型超坚韧塑料箔太阳能集热器，用于收集太阳能，利用太阳能进行化学反应，释放，然后吸收氢气以获得高效能源，以及以色列的10千瓦化学装置。热管系统采用64个由计算机控制的巨型菲涅尔透镜来收集太阳能。 太阳能被专门的化学反应器吸收在化学热管中，其中甲烷或其他碳氢化合物被转化为合成气体，通过管道输送给用户。

3.太阳能技术的发展与展望 3.1太阳能光伏发电的现状与发展趋势 (1)国外太阳能光伏发电的现状与发展趋势。 太阳能光伏发电产业是20世纪80年代以来全球发展最快的高科技产业之一。 2004年，全球太阳能光伏发电总装机容量达到964.9MW。 2006年底达到4961.69Mw。 已商业化并投入实用的太阳能光伏电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、聚光光伏电池、带状硅电池和薄膜电池等。 在国际市场上，太阳能光伏电池的价格约为3.15美元。 光伏电池的光电转换效率也在不断提高。 目前，光伏发电主要集中在日本、欧盟和美国，其光伏发电量约占全球光伏发电量的80%。 未来光伏发电系统的发展将主要集中在高效、低成本、长寿命、美观实用等方面。 专家预测，到2050年，太阳能光伏发电将占总发电量的13-15%。 到2100年，将约占总量的“%”。 （二）国内太阳能光伏发电现状及发展趋势。20世纪90年代是我国光伏发电快速发展的时期。在此期间，我国光伏组件产能逐年增加，成本持续增加，装机容量逐年增加，2006年约占全球份额。10多年来，我国光伏产业一直保持着高速增长。平均占有全球市场1%左右的份额。

补充一下20年前的情况。 我国光伏技术产业将不断得到完善和发展。 成本将继续下降。 光伏市场将发生巨大变化：预计2005年至2010年，我国太阳能电池主要应用于独立光伏发电系统。 到2010年，发电成本约为1.20元/千瓦时。 4 光伏发电将从独立系统转向并网发电系统。 3.2当前太阳能光伏发电产业发展需要解决的问题。 世界太阳能光伏发电产业仍处于起步阶段。 为保证太阳能光伏发电产业健康发展。 需要做好以下工作：①继续开发太阳能电池新材料，提高电池的光电转换效率； ②研究太阳能光伏电池最大功率跟踪算法，实现太阳光最大功率跟踪； ③ 研究太阳能光伏电池阵列的优化组合算法，实现太阳能光伏电池阵列的优化组合； ④ 研究太阳能光伏发电软并网技术，减少光伏发电对电网的影响； ⑤探索实现太阳能光伏发电与建筑施工一体化。 实现绿色发电、建筑物自供电； ⑥ 研究出台保障太阳能光伏发电发展的政策法规。 落实太阳能发电价格保护政策。 推动太阳能发电产业发展。 3.3 太阳能热发电系统的发展与展望 低成本反光材料、接收器和发电设备的研究已成为降低光热发电成本的关键。 这也是当前火力发电领域研究的热点。 太阳能热发电技术商业化发展的主要矛盾是成本问题。

建立高效、大容量、高聚光比的太阳能热发电系统是降低发电成本的主要研究方向。 为了推动太阳能热发电技术的商业化，必须考虑太阳辐射的不连续性。 补充化石燃料的热电联产方法是可能的。 3.4.1有关建设成本统计数据表明。 塔式光热电站初始投资成本比例为：定日镜占%，蓄热占20%，发电机组及电气设备占30%。 建设成本约为30,000-32,000元，千瓦。 槽式光热电站初始投资成本比例为：聚光吸热部分55%，蓄热部分20%，发电机组及电气设备25%。 建设成本约为25000元/千瓦。 与常规火电机组建设相比。 尽管考虑到环境污染、能源供应等因素，但光热发电的建设成本仍然较高且难以降低，阻碍了各国大规模投资建设。 3.4.2 槽式光热发电技术 尽管槽式系统已经商业化论证并运行，但火力发电的成本已经低于光伏发电的成本。 然而，并没有像光伏发电市场那样快速增长。 光热发电产业化仍有待关键技术取得更大突破。 例如，提高真空集热管的效率、开发先进的蓄热技术等。 目前槽式太阳能集热管主要采用直通式金属玻璃管，体现了吸收膜技术、玻璃与金属密封技术、波纹管技术等前沿技术。

目前只有德国、以色列Solel、意大利安干公司能生产4m长度的真空集热管。 国产高效真空金属玻璃管真空集热管只能用于小容量热系统。 最大加工长度仅为2m。 这对于大容量、高参数机组的生产和应用来说是一个障碍。 3.4.3 塔式太阳能热发电技术 塔式太阳能热发电技术虽然起步较早。 人们也一直希望通过尽可能多的定日镜将太阳能集中到数十兆瓦的水平。 但塔式太阳能热发电系统的成本较高。 工业化进程充满困难。 塔上每个反射器形成的光斑尺寸随着反射器与中心塔之间距离的增加而出现并增大。 根据定日镜场的大小，塔上最终形成的太阳聚焦点在一天内可以从几米到几十米不等。 米。 聚光光强度波动较大，光学设计的复杂性显着增加了施工成本。 在塔式系统中。 每个定日镜与中央塔的方向和距离都不同。 因此，每个定日镜的跟踪都需要单独的二维控制，并且每个定日镜的控制都不同，这大大增加了控制系统的复杂性和安装调试的难度，尤其是光学调节。 外界抗风能力和自动跟踪太阳性能的要求，提高了集热器组件的极限公差和结构承载力要求。 系统机械设备笨重，大大增加了系统建设成本。 3.4.4 储热技术 太阳能热发电系统必须依靠储存的能量来维持系统在早晚或云层之间的正常运行。 储能介质的工作温度范围决定了机组的初始参数。 这决定了装置的整体效率。 比较常用的储热方式有：高温导热油斜储能、高压饱和水电池和蒸汽、熔盐储能、高温混凝土储热、SiC陶瓷储热等。关键是提高储能材料工作流体的热容量、工作温度和化学物理稳定性。增强型工质容器