應用技術
作者：陶文彪，萬利
摘要 本文對太陽能資源及其發電原理做了簡要闡述，並通過其在建築上的應用對太陽能發電前景作了簡要分析。
關鍵詞 太陽能發電；光伏發電；光伏建築一體化；分布式發電
中圖分類號TM615 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0161-02
進入21世紀，全球經濟快速增長，能源消耗也達到了前所未有的程度。隨著化石燃料的大量開采消耗，能源日益枯竭，全球溫室效應逐年加劇，生態環境遭到嚴重破壞，人類的生存與發展麵臨巨大挑戰。根據已探明的儲量分析，全球石油可開采約45年，天然氣約61年，煤炭約230年。也就是說，經過億萬年形成的化石能源將在未來的200年~300年內消耗殆盡。那麼，300年後我們的子孫後代怎麼生存？巨大的能源缺口需要怎樣填補？這些已經成為人們必須深思的問題。解決這些問題的關鍵在於尋求一種可再生的新型能源替代化石能源。目前，地球上可以利用的可再生能源有風力，潮汐，水利，太陽照射等等，而其中太陽能取之不盡用之不竭，對環境無任何汙染，是公認的可取代化石能源的最理想能源之一。
1 太陽能資源
太陽是一個巨大的能量源，它的內部不斷地進行熱核反應，向外部釋放巨大的能量。地球表麵接收到的太陽輻射能大約為17×1 012kW，這些能量相當於全球一年內消耗總能量的3.5萬倍。假如到達地球表麵太陽能的0.1％按5％的轉變率轉化為電能，每年的發電量可以達到5.6×1 012kW·h，相當於目前世界上能耗的40倍，由此可見太陽能利用的巨大潛力。
就我國而言，全國年日照大於2 200h的地區超過2/3，年輻射量約為5 900MJ/m2，是世界上太陽能最豐富的地區之一。特別是西部地區如青藏高原、內蒙古、陝西、青海等地太陽能資源尤為豐富，年日照時間可以達到3 000h以上。除四川盆地及其毗鄰地區之外的全國絕大部分地區太陽能資源均相當於或超過國外其他同緯度地區。因此，我國非常適合太陽能的開發與利用。
2 太陽能發電基本原理
太陽能發電主要有太陽能光發電和太陽能熱發電兩種形式，太陽能光發電可又分為光伏發電，光化學發電，光感應發電以及光生物發電，其中光伏發電是應用最廣、能量轉換效率較高的一種太陽能發電形式。下麵主要介紹光伏發電。
太陽能光伏發電是指利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能的發電係統。太陽能電池是根據光生伏打效應設計的一種具有光電轉換特性的半導體器件。光生伏打效應是指物體由於吸收光子而產生電動勢的現象。當太陽光照射到電池上時，電池吸收光能，產生光生電子—空穴對。在電池內建電場的作用下，光生電子與空穴分離，電池兩端出現異號電荷積累，產生光生電壓，此時在內建電場兩側引出電極並接上負載，負載就會有光生電流流過，從而獲得功率輸出。這樣，太陽的光能就被轉化成了可以付諸實施的電能。
3 光伏建築一體化
光伏建築一體化是指將光伏組件安裝在建築物的屋頂以及陽台上，或者將光伏組件與建築材料融為一體，即光伏組建直接作為建築材料使用，然後通過其逆變控製器輸出端與公共電網並聯，共同向建築供電，也可以做成離網係統，與蓄電池相結合，完全由光伏係統向建築供電。光伏建築一體化有著其獨特的優點，比如節約土地，避免電能的長距離傳輸，夏季對電網調峰等等。