隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題。現(xiàn)有能源主要有3種，即火電、水電和核電。
火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險。據(jù)估計，全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒燃料將排出CO2和硫的氧化物，因此會導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。
水電要淹沒大量土地，有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫一旦塌崩，后果將不堪設(shè)想。另外，一個國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。
核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，已使900萬人受到了不同程度的損害，而且這一影響并未終止。
這些都迫使人們?nèi)ふ倚履茉础Ｐ履茉匆瑫r符合兩個條件：一是蘊藏豐富不會枯竭；二是安全、干凈，不會威脅人類和破壞環(huán)境。目前找到的新能源主要有兩種，一是太陽能，二是燃料電池。另外，風(fēng)力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。其中，最理想的新能源是大陽能。
太陽能發(fā)電是最理想的新能源
照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費?？梢哉f，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽為是理想的能源。
從太陽能獲得電力，需通過大陽電池進行光電變換來實現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點：①無枯竭危險；②絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費的時間短。不足之處是：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)。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。
目前，太陽電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達20％以上，但價格也最貴。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，但價格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達到10％，每瓦發(fā)電設(shè)備價格降到1－2美元時，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式竟爭。估計本世紀末便可達到這一水平。
太陽能發(fā)電的應(yīng)用
太陽能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進行，所以它適于各家各戶分激進行發(fā)電，而且要聯(lián)接到供電網(wǎng)絡(luò)上，使得各個家庭在電力富裕時可將其賣給電力公司，不足時又可從電力公司買入。實現(xiàn)這一點的技術(shù)不難解決，關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的法律保障。現(xiàn)在美國、日本等發(fā)達國家都已制定了相應(yīng)法律，保證進行太陽能發(fā)電的家庭利益，鼓勵家庭進行太陽能發(fā)電。
日本已于1992年4月實現(xiàn)了太陽能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，已有一些家庭開始安裝太陽能發(fā)電設(shè)備。日本通產(chǎn)省從1994年開始以個人住宅為對象，實行對購買太陽能發(fā)電設(shè)備的費用補助三分之二的制度。要求第一年有1000戶家庭、2000年時有7萬戶家庭裝上太陽能發(fā)電設(shè)備。
太陽能發(fā)電的前景
我國于1958年開始研究太陽能電池,1971年首次應(yīng)用于我國發(fā)射的衛(wèi)星上。1973年開始將太陽能電池用于地面。由于受到價格和產(chǎn)量的限制,市場發(fā)展很緩慢,除了作為衛(wèi)星電源,在地面上太陽能電池僅用于小功率電源系統(tǒng),如航標燈、鐵路信號系統(tǒng)等。
2002年,國家有關(guān)部委啟動了“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”,通過光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的用電問題。這一項目的啟動大大刺激了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè),國內(nèi)建起了幾條太陽能電池的封裝線,使太陽能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。
目前太陽能電池已經(jīng)開始廣泛用于通信、交通、民用產(chǎn)品等各個領(lǐng)域,光伏發(fā)電不但列入到國家的攻關(guān)計劃,而且列入國家電力建設(shè)計劃,同時也在一些重大工程項目中得到應(yīng)用。2003年底，我國太陽能電池的累計裝機達到5萬千。目前，光伏發(fā)電已遍及我國西部各省區(qū)、以及中部和東部的部分省、市、自治區(qū)，投入總規(guī)模已經(jīng)超過30億元人民幣。
利用太陽能光伏發(fā)電是是能源利用不可逆變的潮流。中國已成為全世界僅次于美國的第二大電力消費市場，需求增長速度為全球之冠。但石油能源的緊張、煤炭資源的告急使得現(xiàn)有發(fā)電方式遠遠不能滿足電力消費需求，太陽能發(fā)電推廣相當迫切、市場潛力十分巨大。針對市場、加速發(fā)展，太陽能電池行業(yè)必定大有可為。
太陽能發(fā)電設(shè)備介紹
太陽能發(fā)電即是通過太陽能電池又叫光伏電池（是由各種具有不同電子特性的半導(dǎo)體材料薄膜制成的平展晶體，可產(chǎn)生強大的內(nèi)部電場），為了保護這些光伏電池不受環(huán)境影響，需要把它們連接起來并封裝在組件中，當光線進入晶體時，由光產(chǎn)生的電子被這些電場分離，在太陽能電池的頂面和底面之間產(chǎn)生電動勢。這時，如果用電路連通，就會產(chǎn)生直流電流，這些電流儲存到蓄電池，再通過固態(tài)電子功率調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)換成所需的交流電提供給各種負載。所以晚上沒有太陽時，負載是一樣可以正常工作的。
太陽能發(fā)電系統(tǒng)可分為太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩種。太陽能熱發(fā)電就是利 用太陽能將水加熱，使產(chǎn)生的蒸汽去驅(qū)除汽輪機發(fā)電機組。根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換方式的不同， 把太陽能電站分為集中型太陽能電站和分散型太陽能電站。塔式太陽能電站是集中型的 一種，既在地面上敷設(shè)大量的集熱器陣列，在陣列中適當?shù)攸c建一高塔，在塔頂設(shè)置吸 熱器，從集熱器來的陽光熱集到吸熱器上，使吸熱器內(nèi)的工作介質(zhì)溫度提高，變成蒸汽 通過管道把蒸汽送到地面上的汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。
本部分主要介紹太陽能發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用案例、組成發(fā)電系統(tǒng)的主要部件、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及太陽能相關(guān)產(chǎn)品。
一套基本的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成，下面對各部分的功能做一個簡單的介紹：
1.太陽電池板
太陽電池板的作用是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成直流電，供負載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。一般根據(jù)用戶需要，將若干太陽電池板按一定方式連接，組