太阳能的原理和生产
(1)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统的核心部分，也是最有价值的部分。它的作用是将太阳的辐射能力转化为电能，或送至蓄电池储存，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；
(2)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，保护电池不被过充过放。在温差大的地方，合格的控制器还应具有温度补偿功能。其他附加功能，如灯光控制开关和时间控制开关，对于控制器来说应该是可选的；
(3)蓄电池:一般为铅酸电池。在小型和微型系统中，也可以使用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。它的作用是在有光的时候储存太阳能电池板产生的电能，然后在需要的时候释放出来。
(4)逆变器:很多场合需要提供220VAC，110VAC的交流电源。因为太阳能的直接输出一般是12VDC，24VDC，48VDC。为了给220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统产生的DC能量转化为交流能量，因此需要使用DC-交流逆变器。在某些情况下，当需要多种电压的负载时，例如将24VDC转换为5VDC(注意不是简单的降压)，也要使用DC-DC逆变器。
太阳能发电系统的设计需要考虑以下因素:
Q1。太阳能发电系统用在哪里？这个地区的太阳辐射情况如何？
Q2。系统的负载功率是多少？
Q3。系统的输出电压是多少，DC还是交流？
Q4。系统每天需要工作多少小时？
Q5。在没有阳光的雨天，系统需要连续供电多少天？
Q6。负载是什么，纯电阻，电容还是电感，启动电流是多少？
Q7。系统要求的数量。
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太阳能发电:其实也不贵。
本期提示
施博士，无锡尚德太阳能发电有限公司总经理，在澳大利亚学习和工作了14年。他回国创业的唯一目的就是发展中国的太阳能产业。他说:“社会上有一种误解，认为太阳能发电成本一次比一次高。在我看来，如果用环保和可持续发展的标准来计算，与火电相比，
太阳能发电不贵。如果国家果断决策，出台鼓励绿色能源发展的产业政策，随着技术的进步，太阳能发电的成本会进一步降低。他的这番话引起了记者们的好奇，记者们采访了许多专家，并请他们与他们一起讨论:应该做些什么来使太阳能发电尽可能造福人类和环境。
工业应用吸收R&D成本
中国科学院电气工程研究所研究员马表示，一项新技术在不同的发展阶段有不同的应用需求。与其他可再生能源发电技术相比，光伏发电在解决偏远地区分散村落和农牧民供电问题上具有突出的技术经济优势，将为解决我国3000万远离电网的人口供电问题发挥重大作用。在一些特殊领域，光伏发电迅速崛起，在航天电源、通信站无人值守电源、管道阴极保护、军用野战电源、玩具、钟表、路灯、庭院灯以及最近新兴的环保建筑等多个领域都显示出“比较优势”。工业应用可以吸收大量的研究成本，进而推动技术研究的深入，找到更合适的材料和降低成本的解决方案。
黄明太阳能集团最初专注于光热业务，其太阳能真空管热水器在中国的市场份额第一。该公司总裁黄明说:“我们最近也在考虑向光电方向进军。我们在山东省日照市开展了“太阳能照明”业务，并做了样板工程。我相信只要产业鼓励政策明确，太阳能发电的成本会在应用的推动下快速下降。”中国太阳能学会秘书长孟祥安说，中国是太阳能资源丰富的国家之一。我国沙漠面积654.38+0.08万平方公里，主要分布在光能资源丰富的西北地区。100 MW光伏阵列可安装面积1平方公里，每年可发电1.5亿千瓦时；如果1%的沙漠被开发利用，可以产生相当于中国2003年全年的用电量。我国电力干线周围有广阔的沙漠，适合大规模安装和发展光伏发电，开发利用沙漠太阳能资源对我国具有深远的战略意义。借鉴欧洲和日本的经验，实施屋顶光伏项目，也是非常重要的途径。
无锡尚德公司目前花了很多精力在“用户培训”上，他们花了很多精力在整合和刺激产业链上。公司年会其实是太阳能电池行业上下游厂商的一场激情碰撞。该公司副总经理季说:“我们正准备对建筑师、房地产开发商和政府官员进行太阳能方面的培训。只要我们花点精力，对太阳能发电的原理和产业前景有一点了解，就一定会对这个产业的前景和必要性毫无疑问。而且我们公司还准备投资上游的硅片产业，既能保证未来充足稳定的生产原料，又能在一定程度上降低成本。”
技术进步促进成本降低。
以前太阳能电池的材料都是硅，但是国内生产硅片的能力还是太低，大部分材料都是进口的，导致太阳能电池成本很高。要大规模推广太阳能发电，科学家必须降低太阳能电池材料的成本，或者找到更便宜的太阳能电池材料。
中国太阳能学会光伏专业委员会主任赵玉文表示，目前太阳能电池价格约为3.15美元/瓦，并网系统价格为6美元/瓦，发电成本为0.25美元/瓦。对最近建成的8 MW并网光伏系统的初步研究表明，目前完全商业化的并网光伏发电的上网电价约为3.4元/千瓦时，无法与火电、风电竞争。然而，最近世界范围内大规模的市场开发和快速的技术进步正在有效地降低光伏系统设备和发电的成本。预测到2010年，光伏系统将降至约3美元/瓦，发电成本降至约0.1美元/千瓦时，约合人民币1元。他说:“目前火电成本日益上升，发展太阳能发电正当其时。”
史说:“全世界的科学家都绞尽脑汁寻找降低成本的技术方案。方向多元化。最常规的途径是寻找和组织新材料，提高光电转换效率。有人看15%和17%就觉得效率‘低得不可思议’。其实只要成本提高一个百分点，成本就会大大降低，竞争力就会提高。我们无锡尚德公司正在进行这项研究。”
中国科学院半导体研究所所长李进民透露，该所最近在太阳能电池研究方面也取得了重大突破。他们通过使用一些“化学半导体”材料，大大提高了光电转换效率。此外，整个系统经过精心集成，在模拟太空环境下转换效率可达26%，而在地面环境下可超过30%。这样，成本就不是问题了。
转变观念是当务之急。
几位太阳能专家最近起草了一份关于制定阶梯电价和促进中国光伏发电发展的提案。起草人之一、中国太阳能学会光伏专业委员会常务理事王思成说:“从数量、分布的普遍性和技术的可靠性来看，光伏发电优于其他可再生能源。目前，高成本的障碍正在随着技术进步和量产而减少，毫无疑问，光伏发电将成为未来电力的重要组成部分。”专家建议，中国的目标应该是在2020年使光伏发电累计装机容量达到30,000 MW，使届时光伏发电量达到全国发电量的1%。
虽然这一指标与欧美日的目标还有很大差距，但要达到这一目标还必须清除很多障碍。专家指出，在世界上许多国家，光伏发电已经进入商业化发展的轨道；在大规模并网沙漠与光伏建筑一体化领域具有良好的长期发展前景，是可再生能源应用的重要组成部分。近年来，全球光伏发电产业以平均30%以上的速度快速增长，2002年系统产值达到35亿多美元。预计在各国减排行动和优惠政策的推动下，产业发展将进一步加快。只要中国出台相应政策，培育标准化规模市场，加大投入，加快能力建设，中国企业完全有条件依靠国内市场挺进国际市场，进入世界前十。
赵玉文说:“但其发展的前提是政府出台有效的激励政策。近年来，德国、日本、美国等发达国家光伏产业发展迅速的事实证明，政府采取优惠政策扶持光伏发电市场，依靠规模市场推动产业发展和技术进步，依靠技术进步和规模生产降低生产成本，通过提高质量和降低价格赢得更大市场的政策和策略是正确的和成功的，值得我国借鉴。”
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太阳能发电潜力巨大，太阳能电池产业将大有作为。
在太阳能发电系统中，技术最复杂的部件应该是太阳能电池。可以说，太阳能电池是太阳能发电系统的核心，它的研制和生产直接影响着太阳能发电的普及和发展。
太阳能电池的主要原理是通过使用半导体材料，将较薄的N型半导体放置在较厚的P型半导体上。当光子击中器件表面时，电子在P型和N型半导体的结处扩散产生电流，通过使用上下两端的金属导体可以提取和利用电流。
太阳能电池的种类根据所用材料的不同，太阳能电池可分为:1，硅太阳能电池；2.由无机盐制成的电池，例如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒和其他多组分化合物；3.由功能高分子材料制成的太阳能电池；4.纳米晶体太阳能电池等。
硅是太阳能电池最理想的材料，这也是太阳能电池以硅为主的主要原因。上述电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术最成熟，光电转换效率可达23.3%。在制造过程中，一般采用表面纹理化、发射极钝化、分区掺杂等技术。但是，由于单晶硅的材料价格和相应的复杂工艺的影响，单晶硅的成本价格居高不下，因此很难大幅降低成本，也不可能实现太阳能发电的大规模普及。
随着新材料及相关技术的不断发展，基于其他材料的太阳能电池正显示出越来越诱人的前景。目前，国际低成本量产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、CdTe电池和CIS电池、III-V族化合物半导体高效光伏电池、非晶硅和晶体硅混合薄膜光伏电池等制造技术上。
如果说单晶硅的特点是高效率、高成本，那么其他材料电池的问题无疑是成本低、转换弱。与单晶硅太阳能电池相比，除多晶硅和碲化镉外，其他材料电池的光电转换效率一般不超过15%。
中国太阳能电池的发展1958年开始研究太阳能电池，1971年首次应用于中国发射的卫星。1973年，地面使用太阳能电池。由于价格和产量的限制，市场发展十分缓慢。除了作为卫星电源，太阳能电池只用于地面的小功率供电系统，如导航灯、铁路信号系统等。
2002年，国家有关部委启动了“西部无电村通电计划”，通过光伏和小型风力发电解决西部七省无电村的用电问题。这个项目的启动极大地刺激了太阳能发电产业，国内建成了多条太阳能电池封装线，使太阳能电池年产量迅速提高。
目前，太阳能电池已经广泛应用于通讯、交通、民用产品等领域。光伏发电不仅被列入国家重点研究计划，还被列入国家电力建设计划，在一些重大工程项目中也得到了应用。目前，光伏发电已遍布中国西部省份，以及中东部部分省市自治区，总投资超过30亿元。
太阳能电池高效率和低价格的统一一直是国际发展的目标。同样，中国的产品生产和推广的根本问题也集中在这里。草原、海岛、沙漠等无电地区需求巨大，但价格承受能力、生产规模不足、产品针对性不强等问题十分突出。在城市电力系统中，高昂的一次性投入成本无疑增加了产品推广的难度。因此，提高效率，降低成本，扩大规模，应该是当今开发生产太阳能电池的主题。
在具体操作上:多晶硅太阳能电池的研究要把攻关和引进结合起来，尽快建立年产兆瓦级的生产线；单晶硅太阳能电池重在提高组件效率，降低生产成本；加速新型太阳能电池的开发。具体标准:建立兆瓦级多晶硅太阳能电池组件生产线的主要技术经济指标:组件效率13%，组件寿命20 ~ 25年；单晶硅太阳能电池组件生产线技术改造的主要技术经济指标为:组件效率14% ~ 15%，组件寿命20 ~ 25年。
为了在现有技术条件下快速发展，太阳能电池产业应尽快实现小型光电源的产业化；重点发展100 kW以下独立光伏电站的系列化、标准化和商业化，研究并网光伏发电技术，为大规模应用做好前期准备。
具体标准方面:小功率光伏电源工业功率范围:千瓦级、百瓦级工业规模:总容量大于1mw；系统成本比八五平均价格低30%；独立运营光伏电站的系列化、标准化和商业化。功率范围:10 kW ~ 100 kW系统成本:比八五平均价格低30%；光伏并网发电技术研究与示范。兆瓦级并网光伏电站前期研究，10 kW并网光伏示范电站和100 kW并网光伏电站逆变器研制，光伏电站运营及电力系统相关技术研究。
利用太阳能光伏发电是能源利用不可逆转的趋势。中国已成为仅次于美国的全球第二大用电市场，需求增速全球第一。然而，石油和煤炭资源的短缺使得现有的发电方式远远不能满足用电需求，太阳能发电的推广相当迫切，市场潜力巨大。瞄准市场，加快发展，太阳能电池产业必将大有可为。