文/墨茶编辑/墨茶引言人类的发展和进步离不开能量的支持。
目前，全球范围内的能量消费都很高，能量不足已是一个突出的问题。
从我国过去一百多年的能源发展历程来看，我国的能源消费中，矿物资源占了很大比重。
但是，在天然环境中，矿能源的储量比较少，而且会产生很多二氧化碳等污染物。
太阳能以其巨大的潜力、低污染、可持续使用等优势，被广泛应用于可持续发展领域。
在2022年6月发布的《“十四五”可再生能源发展规划》中，国家在一次能源消耗中提出，到2025年，新能源消耗占全部一次能源消耗比重的18%；新能源发电能力每年约为3.3兆度，风能、光伏发电能力成倍增长。
全国有2/3的土地，每年日照时间超过2200个小时，具有良好的太阳能资源开发潜力。
所以，利用太阳电池作为一种新型的能源，在国内的应用有着独特的优势。
热、光、电是最常用的两种太阳能利用方式。
光热发电利用太阳能，利用太阳能驱动天然气或蒸汽轮机等热机，利用太阳能进行光电转换。
无论是从总体来说，还是从发展的角度来看，光伏发电都要比光热发电好得多，所以我们所说的太阳能发电，也就是俗称的“光电”，它的工作原理就是利用光生伏特效应，将太阳能转换为电力。
它的工作原理就是：一个光电二极管将太阳能转换成电力，并将这些电力转换成电能，然后由一个电池储存起来，使用的时候，再将这些电能转换成电力。
太阳能利用及光伏发电的发展历史1.国外发展简史据美国能源部门介绍，存储和使用太阳能的技术最早是在1767年产生的。
瑞士科学家霍雷斯德·索苏雷因为发明了全球首台太阳能采光炉而备受称赞，随后约翰·赫舍尔又在1860年代南非远征时，利用该设备烹饪食物。
1839年，法国物理学家首次提出“光伏效应”，他通过对溶液中两种不同的金属电极进行光照实验。
结果表明，当光照在溶液中时，两种不同的金属电极同时被光照时，可以产生更高的电压，从而为太阳电池提供了可能。
从那时起，太阳能电池技术就在使用不同的物质来改善其特性和减少其成本。
1873年，英国的科学家威洛夫•比•史密斯发现，在光照下，具有光响应的硒物质的导电性增加，与光照强度呈线性关系；接着，查尔斯·弗里茨于1880年，在此之后，查尔斯·弗里茨又于1880年研制出了基于硒化物的太阳能电池。
1905年，德国物理学家艾因斯坦在1921年因其诺贝尔物理学的贡献而荣获了一项名为“光的假设”的物理学研究成果。
尽管20世纪30年代以来，Se基太阳能电池一直是国内外科研工作者关注的热点，但是目前Se基太阳能电池还没有完全解决其光电转化性能和制备工艺上存在的问题。
1932年，斯托拉、奥多贝特等人首先发现了硫化镉材料物质的光电转换作用，并成功制造出第一个“硫化镉”型太阳电池；奥尔在一九四一年在硅晶片上发现光电效应；欧尔在1946为现在的太阳电池取得了生产的专利权，此后，光电装置便开始迅速发展。
21世纪之交，全球太阳能发电行业总体增速在30%-60%之间，2002年全球太阳能发电产能达到560兆瓦，2003年达到700兆瓦，增幅近34%。
德国于2004修改可再生资源法案，引发了德国太阳能电池市场的爆炸式发展，引发了一股新的发展浪潮，推动了太阳能电池在世界范围内的快速发展。
2004年全球太阳能电池的年产值为1256兆瓦，2005年全球太阳能电池的年产值为1818兆瓦，年均增幅为68%，年均增幅为45%。
美国加利福尼亚州于2006年推出了“一千万片太阳能屋面工程”，并在今后十年中推出了一套3000兆瓦的光电发电体系，开启了美国光电产业发展的新时代。
随着欧债务危机的影响，欧洲的太阳能电池工业在2010年之后开始出现了下滑，太阳能电池工业的整体发展速度也随之减缓。
2.国内发展简史20世纪50年代末，中国的科研人员进行了太阳电池的研究，并在此基础上开发出了世界上最早的一片硅晶体，从而开启了中国在太阳电池领域的研究与开发与利用的先河。
到七十年代初，我们的科学家已经把东方红二号人造卫星上的太阳电池首次使用了。
到了1973年，中国才真正开始了太阳能电池的产业化进程。
20世纪80年代末，国内已从国外引入了许多先进的工艺装备，并逐步进入规模化制造阶段。
但是，90年代之前，中国的太阳能光电行业和国外的相比，还存在着很大的技术距离，而且发展的很慢。
直到2000年以后，中国的太阳能光电行业方才有了很大的发展。
另外，在2010之后的一段时间里，中国的太阳能电池发展却是突飞猛进。
自2013年起，在国家和当地的政策推动下，中国的光伏行业出现了爆炸性的增长，截止到2019年9月，中国的光伏装机容量已经达到了190.19GW。
太阳能光伏发电的特点1.发电过程简单该系统无需使用任何机械运动元件，操作简便。
光伏发电系统只有三个部分，分别是：太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器，它们的主体结构都是电子元件，再加上自动化控制技术的普遍使用，所以它基本可以实现无人值守、操作简单、运行稳定、维护成本低。
2.太阳能资源丰富，光伏发电电能供应稳定太阳照射到地球大气中的能量只占它总能量的22亿分之一，所以太阳能资源是取之不尽、用之不竭的，而且它还可以使用便捷，可以在附近进行电力传输，从而避免了由于长时间的运输而导致的电能损失。
与此同时，光伏发电的能量转换过程非常简单，可以将光能直接转化为电能，从而提升了供电效率。
3.使用范围广，安装灵活有阳光的地方，就有太阳能可以用来发电。
太阳能电池板的工作不需冷却，适合于无水源的沙漠、戈壁等恶劣的地质条件。
此外，该太阳能电池板也能很好的与其他建筑组合，且无需再增加占地面积，节约了珍贵的土地。
4.电池使用寿命长该太阳能电池具有较长的使用时间和较长的投入时间。
从几十万瓦的中等功率发电场，到一个家庭使用的小型光伏组件，都有一定的弹性。
5.清洁无污与常规的火力发染电技术不同，传统的火力发电技术由于不完全的火力发电技术由于不完全的火力发电而引起的气候变暖等问题，而没有由于能量的过度开发与使用而引起的不可逆转的结果。
太阳能光伏发电应用的形式1.独立光伏发电系统独立的太阳能电池板也被称为离网太阳能电池板，与并网太阳能电池板相比，是一种不依靠电力就能单独工作的太阳能电池板，可以在白天进行太阳能电池板的太阳能电池板太阳能电池板太阳能电池板。
该电源的工作机理为：用电经过控制器的调节和控制后，将电力传输到DC负荷，用电池存储多余的电力存储。
交流供电系统的工作原理是：通过控制器调节控制后，通过逆变器交给交流负荷，其余的用蓄电池进行存储，与直流供电系统相比，它多了一个组件：逆变器。
单机太阳能电池板是一种对气候条件敏感、稳定性能不高的新型太阳能电池板。
2.并网光伏发电系统与电力市场中的电力供应相比，并网的光伏发电系统具有更高的能量替代率和更高的电力供应效率，并且具有更低的污染、更低的噪声、更高的能耗控制制度、更好的环保效果以及更高的安全性。
所以，将光伏接入电网是当前我国电力行业的一个主要发展方向，也是目前国际上太阳能光伏技术发展的主要方向。
3.混合光伏发电系统“混合”型光电复合发电系统是将两种不同类型的发电系统结合在一起，通过与生物能、风电或地热能相结合，实现可再生电能的连续供给。
尽管太阳能电池板具有使用寿命长、维护费用低等优势，但是它对天气的依赖性很强，特别是在冬季风大、阳光不足的地方，其稳定性很低。
在这种情况下，如果使用光电与风电的组合，则可以在不太受气候影响的情况下，对负荷的缺电率进行有效的控制。
该复合式太阳能电池可以作为一种分布式太阳能电池，也可以作为一种独立的太阳能电池。
影响光伏发电的主要因素1.太阳辐射太阳辐射量的波动是制约太阳能电池光电转换效率的重要原因。
所谓的阳光，就是阳光以一种电磁波的方式，通过阳光传播出去的热量，我们称之为阳光辐射能。
根据计算，以日-地之间的平均距离计算，在与太阳光照射方向垂直的地表上，地表上界接收到的太阳光大约是1368W/m2。
太阳光通过太阳能板转换成电力，所以太阳光强度的改变会对太阳能产生直接的影响。
2.风速由于风力的改变，会对太阳电池周围的环境产生一定的影响，进而对太阳电池的能量产生一定的影响，进而对太阳电池的能量产生一定的影响。
当空气流动速度增大时，太阳电池的近表面会因热对流而降温。
如果风力增大，则可以降低太阳电池的温度，进而提升其效能，并产生更多的电力。
Goverde等研究发现，当组件处在辐射密度为1000W/m2的环境下，在将环境风速从3m/s提升到5m/s时，组件表面温度将下降5℃。
另外，通过增大风速，可以减轻由大气污染等引起的粒子沉积，降低电池板上的灰尘沉积，从而进一步提升电池的光电转换效率。
3.降水另外，降雨也会影响到太阳能电池的使用。
据调查显示，当降水增多时，阳光照射的时长将大大缩短，而阳光照射的时长将完全依赖于天气的晴朗与否。
辐射的持续时间越短，太阳能电池所采集到的电能就越少。
此外，雨水还可以清除电池模块的污垢，增大电池的透过率，提升电池的光电转化效率，从而提升电池的整体输出。
所以，从这一角度出发，降雨对提升太阳能电池的利用率是有益的。
4.空气温度大气环境中气温的上升对太阳电池的转换效率有一定的影响。
因为能量和能量是成正比的，所以当温度升高时，最高能量就会下降。
太阳能电池模块通常具有3种不同的温度特性：峰值功率特性、开路电压特性以及短路电流特性。
随着气温的上升，太阳电池的出力也随之降低。
试验结果显示，当气温上升1摄氏度时，太阳电池的能量在理论上会下降0.4%左右。
受气候、环境等因素的影响，中国多数区域普遍存在2-3%的温差损耗，而在热带区域，温差损耗更是3倍，这将直接影响火力发电厂的发电效率。
结语在世界范围内，可再生能源的开发与利用是当前世界各国面临的主要问题之一。
“十三五”以来，中国的太阳能电池工业一直在持续地打破着产业的瓶颈，在产业链的完善和技术的革新下，截止到2020年10月末，全国的太阳能电池装机总量已经超过了2.28亿千瓦。
考虑到碳达峰、碳中和背景下光伏产业的技术发展需要，预计“十四五”光伏技术将继续“十三五”规划的高速发展，力争在光伏电池的高效率、廉价、稳定的光伏发电技术、光伏组件的回收与循环使用技术等领域实现新的突破。
参考文献太阳能光伏发电技术.光伏发电与光 伏发电系统.大众用电量子点敏化太阳能电池二氧化钛基光阳极制 备及性能研究.长春:长春工业大学新时期我国光伏企业转型升级战略研究. 南京:东南大学影响我国太阳能电池组件出口关键因素的研 究.北京:对外经济贸易大学
