近日，據國網青海省電力公司數據，截至2020年底，青海電網總裝機規模達到4030萬(wan) 千瓦，其中新能源裝機2445萬(wan) 千瓦，占比超過全網總裝機規模的60%，達到60.7%，光伏超過水電成為(wei) 省內(nei) 第一大電源。與(yu) 此同時，隨著新能源裝機規模的擴大，青海電網清潔能源裝機規模已達到3638萬(wan) 千瓦，占比超九成。

青海地處青藏高原腹地，被譽為(wei) “三江之源”“中華水塔”，其境內(nei) 水力、風、光等清潔能源資源蘊藏豐(feng) 富，是國家清潔能源的示範省。光伏作為(wei) 重要的電能來源，正是借助於(yu) 地理上太陽光照十分充足的優(you) 勢進行開展。今天我們(men) 就聊聊光伏發電。

發展曆史

1839年，法國科學家貝雷爾就在實驗中發現了太陽光照能使半導體(ti) 材料的不同部位之間產(chan) 生電位差，而這種現象也被成為(wei) “光生伏打效應”簡稱為(wei) “光伏效應”。直到了1954年，美國科學家才首次製成了單晶矽太陽電池，並誕生了將太陽能轉化為(wei) 電能的實用光伏發電技術。

20世紀後半葉，伴隨著現代工業(ye) 的發展，全球能源危機和環境汙染問題日益突出，太陽能等清潔能源的利用成為(wei) 關(guan) 注的焦點，光伏發電也得到快速的發展。

到了21世紀初，全球光伏新增機容量大幅增加，中國成為(wei) 全球光伏發電安裝量增長最快的國家，總發電量也持續創下新高。隨著國家的政策補貼和發電技術的更新進步，光伏發電的成本也在逐步地下降。今後，光伏發電將會(hui) 由獨立走向網電係統，在我國發電係統中占據更加重要位置。

光伏發電原理

中學物理中我們(men) 就接觸過“光電效應”知識，光伏發電原理就是利用半導體(ti) 的光電效應。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個(ge) 電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nei) 部引力做功，離開金屬表麵逃逸出來，成為(wei) 光電子。

光伏發電裝置的主要構造是由太陽能電池組件，控製器和逆變器三大部分組成。太陽電池單體(ti) 是最小的光電轉化單位，將其進行串並聯封裝後就形成太陽能組件。

晶體(ti) 半導體(ti) 是構成太陽能電池的基本材料，也正是利用半導體(ti) 中的PN結進行光伏效應而實現發電的。在具有晶體(ti) 結構的純淨半導體(ti) 中，用得最多就是矽和鍺。

在半導體(ti) 矽和鍺中摻入少量磷就成為(wei) P結，磷原子外層有五個(ge) 電子，共價(jia) 鍵結構隻需四個(ge) 價(jia) 電子，因此多餘(yu) 的一個(ge) 電子很容易掙脫原子核束縛成為(wei) 自由電子。在半導體(ti) 矽和鍺中摻入少量硼就成為(wei) N結，硼原子隻有三個(ge) 價(jia) 電子，再形成共價(jia) 鍵時因缺少一個(ge) 電子而空出一個(ge) 空位。當采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用將P結和N結集中在同一基片上時，在它們(men) 的交界區就形成了PN結。

當太陽光照射PN結時，半導體(ti) 內(nei) 的電子就獲得能量成為(wei) 自由電子，從(cong) 而產(chan) 生了電子-空穴對，在電池所建立的電場作用下，電子會(hui) 移動到N區，而空穴會(hui) 移動到P區，於(yu) 是在PN結的兩(liang) 邊附近就形成了正負電荷的積累，從(cong) 而產(chan) 生了與(yu) 電池相反方向的伏打電動勢，即光生電壓。由此產(chan) 生的電能都會(hui) 通過蓄電池儲(chu) 存起來並隨時供電。

太陽能電池發出的是直流電，所以當負載要交流電時就必須經由逆變器的處理轉化成交流電。控製器部件是用於(yu) 對太陽能電池運行指示和充放電的控製。此外，電池電路中還需要串聯一個(ge) 二極管，也稱防反衝(chong) 二極管，利用二極管的單向導電性可以避免在陰雨天火線路短路時蓄電池通過太陽能電池放電。

利弊全觀

在全球能源危機和環境保護的大背景下，如何利用可持續和清潔的能源成為(wei) 各國重要的課題，關(guan) 係未來。光伏發電具有充分的清潔性和安全性，而利用太陽能作為(wei) “原料”，太陽能可再生能力超強，取之不盡。此外，普及性較強，不受資源地區等條件的限製。

但是光伏發電所需要的太陽能電池重要組件的生產(chan) 是高耗能的，過程中還會(hui) 產(chan) 生一定的汙染。而且太陽光照射能量密度低，需要較大的麵積才能收集更多的太陽能。

盡管光伏發電存在著以上不足，但是相比於(yu) 常規性的發電原料，無論是在能源的可持續性和清潔度上都是很大的優(you) 勢，隨著光伏發電技術和應用水平的不斷提高，它將成為(wei) 解決(jue) 能源與(yu) 環境問題的主要途徑。