fbpx
维基百科

太阳能光伏

十二月 12, 2023

太陽光電系統，也稱為光生伏特，简称光伏（Photovoltaics；字源“photo-”光，“voltaics”伏特），是指利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施。光伏设施的核心是太阳能电池板。目前，用来发电的半导体材料主要有：单晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化镉等。由于近年来各国都在积极推动可再生能源的应用，光伏产业的发展十分迅速[1]。

生產中的太阳能光伏电池
位于柏林郊区的太阳能装置
“光伏树”在奥地利施蒂利亞州

截至2010年，太阳能光伏在全世界上百个国家投入使用。虽然其发电容量仍只占人类用电总量的很小一部分，不过，从2004年开始，接入电网的光伏发电量以年均60%的速度增长。到2009年，总发电容量已经达到21GW[2]；截至2021年底，全球累计光伏装机940GW（其中亚太地区光伏累计装机达547.7GW，占全球总量58%；欧洲地区累计装机为205.4GW，占全球总量22%；美洲地区光伏累计装机容量为161.8GW，占全球总量17%；中东和非洲地区光伏累计装机容量为25.1GW，占比2.7%）[3] ，是当前发展速度最快的能源。据估计，2009年没有联入电网的光伏系统，目前的容量也约有3至4GW[2]。

光伏系统可以大规模安装在地表上成为光伏电站，也可以置于建筑物的房顶或外墙上，形成光伏建筑一体化。

自太阳能电池问世以来，使用材料、技术上的不断进步，以及制造产业的发展成熟，都驱使光伏系统的价格变得更加便宜[4]。不仅如此，许多国家投入大量研发经费推进光伏的转换效率，给与制造企业财政补贴。更重要的，上网电价补贴政策以及可再生能源比例标准等政策极大地促进了光伏在各国的广泛应用。

原理 编辑

主条目：光生伏打效应

光生伏打效应（英语：Photovoltaic effect），簡稱為光伏效應，是指受光线或其他電磁輻射照射的半导体或半导体与金属组合的部位间产生電壓與電流的现象。最早于1839年由法国物理学家亞歷山大·愛德蒙·貝克勒爾发现[5][6]。

光伏组件由許多光伏電池互連组合而成，其效率描述了多少阳光被转化为电能。例如，一块效率为20％的面板在1000瓦的日照下，每小时它将产生200瓦时的电能。光伏组件的朝向会影响发电效率。[7]

應用 编辑

1954年，贝尔实验室制成效率为6%的光伏电池；自1958年起，光伏效应以光伏电池的形式在空间卫星的供能领域首次得到应用。时至今日，小至自动停车计费器的供能、屋顶太阳能板，大至面积广阔的太阳能发电中心，其在发电领域的应用已经遍及全球。薄膜太阳能电池（英语：Thin film solar cell）是先进的第三代太阳能电池（英语：Third generation solar cell）。它们以较低的成本生产高效率的转换。

系统 编辑

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。[8]

局限 编辑

  • 生產過程

  太陽能板的原材料和電腦芯片原材料一樣。大量生產過程中需要大量能源，有毒有害化學物質。化學物質主要靠工廠所在地法律法規管控。某些太陽能工廠已經安裝太陽能系統，用太陽能系統產生的清潔能源生產太陽能板。

  • 對電網的影響

  截至2017年12月，澳洲東部昆士蘭州有超過31%居民擁有屋頂太陽能系統，平均安裝功率超過3.5千瓦（世界第一）。但是高太陽能系統普及率也給電網電壓帶來問題。居民區中午用電量低，主要以出售電力給電力公司為主。傳統電網並沒有考慮雙向電力輸送。在居民區電力大額傳輸回電網的時候，電壓會逐步抬高，而且可能超過電器設備可承受範圍[9]。科學研究已經有方法解決這種問題，但是都有各種成本考慮，例如，在中壓電網額外增加電壓控制裝置。

對於其他國家或地區的啟示：沒有系統性的分析和規劃，單一鼓勵促進太陽能在居民區的普及會帶來新的風險。更好的方式之一是，通過稅收或其他鼓勵措施，促進工業和商業用戶的太陽能系統安裝。因為工商業用戶主要用電高峰經常在白天，太陽能系統在日照白天發電，補充工商業用電，降低工商業對電網的壓力。

  • 對能源投資和電費管理的影響

  現實生活中的問題經常複雜多變，原因錯綜複雜。對於能源投資和電費管理也是同樣的道理，沒有適合每個方案的萬用靈丹。太陽能系統投資也許是很好的選擇，如果：當地陽光充足，電價較高而且持續漲價，政府通過財政或金融方式大力支持，電力可賣回給電力公司 （澳洲和德國）。投資回報經常是能源投資的主要考量。但是系統性的檢查，評估和分析，也許會發現，在目前市場條件下，一套綜合性的方案是最合適的。例如，通過房屋建築能效提高[10]，既有设备运行的改善[11]，和太阳能系统投资[12] ，可能會提供業主最好的投資回報[13]。

發展 编辑

太陽能電池本身的最新發展是第三代光伏電池技術，旨在突破肖克利-奎伊瑟极限的31至41%效率上限。

在運用上，有研究發現在漂浮太阳能比在陸上裝置太陽能板有更多好處，包括：

  • 不用佔用土地
  • 水有助降溫，能提高太陽能電池的效率
  • 佈置在儲水設施的話有助減少儲水被蒸發掉。

全球應用發展 编辑

全球太陽能光伏發電統計 [14]
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
裝置量(MW) 639 871 1,252 1,746 2,809 4,245 5,714 8,230 14,855 22,938
發電量(GWh) 1,177 1,463 1,831 2,329 3,054 4,249 5,818 7,864 12,721 21,092
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
裝置量(MW) 39,455 71,251 100,677 137,260 178,090 226,907 302,782 399,613
發電量(GWh) 33,829 65,211 100,925 139,044 197,671 260,005 328,182 442,618
佔全球發電量比 0.16% 0.29% 0.44% 0.59% 0.83% 1.07% 1.32% 1.73%
全球太陽能光伏裝置量百萬瓦（MW）前十國
國家 2017[15] 2018[16] 2019[17]
  中华人民共和国 130,632 175,018 205,072
  日本 48,600 55,500 61,840
  德國 42,394 45,930 48,960
  美國 41,131 49,692 60,540
  義大利 19,692 20,120 20,900
  印度 19,047 26,869 34,831
  英国 12,791 13,108 13,398
  法國 8,195 9,483 10,562
  澳大利亞 6,413 9,763 15,928
  韩国 5,602 7,862 10,505

環保問題—碳排放與毒廢料 编辑

製造太陽能電池時必須把源材料石英（二氧化矽）純度提升致冶金級矽晶，這過程會使用消耗大量能量、加熱到1800℃以上的熔爐。 這就是太陽能電池的碳排放，現有技術下，太陽能電池的碳排放一般為41g/kWh，[18]是聚光太阳能热发电（20g/kWh）[19]的2倍及風力發電（11g/kWh）的4倍。[18]但這數值會隨制造地區的能源來源、太陽能電池的壽命及使用地點的環境而改變。若製造太陽能所在地區是用燃煤發電的話，碳排放就會增加，例如在中國製造會導致較在美國製造高一倍；[18]太陽能電池的壽命較長的話，碳排放就會減少；太陽能電池的使用環境會影響太陽能電池的效率及壽命，例如浮在水面的太陽能電池因為有水幫助降低溫度，發電效率能有所增加，從而降低碳排放。[18]

製造太陽能電池過程中會產生不少有毒氣體，毒性高的有的如三氯氢硅 、四氯化硅、三氯氧磷、氢氟酸等，即使毒性較低的氣體也多會做成酸雨。[18]

太陽能電池的壽命完結、棄置後就成了廢料，以每單位能源計算，太阳能电池發電所產生的廢料是核能的300倍！[20] 相比核能，製造太陽能電池的廢料在技術上是可以回收的，但因為不像核廢料有即時危險性，而且沒有經濟誘因甚至需要經濟補貼，若在沒有有效監管的情況下基本上是不可行。

由於太陽能電池中含有塑料、鉛、鎘和銻等對環境有害的物質，除了封裝太陽能電池的外殼外，太陽能電池本身當成一般玻璃回收的話會釋出有毒物或對環境有害物質。在2023年，全球只有位於法國的威立雅公司開發出能回收整片太陽能電池90%材料的工藝並以商業模式運作；同期，其他技術有的可以達到95%並將金屬、矽及玻璃分離，有的則能達到100%回收，但這些也未達致商物化。[18]隨著早年開始大規模投入使用的太陽能電池快將陸陸續續壽限期滿，太陽能電池回收變得重要。

经济学 编辑

参见：光伏陣列

硬件成本 编辑

 
自1977年以来晶体硅太阳能电池的每瓦价格历史

1977年，晶体硅太阳能电池价格为76.67美元/瓦。[21]

尽管由于德国和西班牙的慷慨补贴和多晶硅短缺导致早在2000年代初期，批发模块价格在3.50美元/瓦至4.00美元/瓦之间保持稳定，但在2008年市场崩盘后，西班牙补贴突然终止，需求崩溃，价格迅速降至2.00美元/瓦。尽管收入下降了50%，但由于创新和成本降低，制造商仍能保持正面运营利润。2011年底，晶体硅光伏模块的出厂价格突然跌破了1.00美元/瓦的大关，这让许多行业内的人感到意外，导致世界范围内许多太阳能制造公司破产。1.00美元/瓦的成本在光伏行业通常被视为实现光伏发电网络平价的里程碑，但大多数专家不认为这个价格点是可持续的。技术进步、制造工艺改进和行业重组可能意味着进一步降低价格是可能的。[22] Solarbuzz集团监测的太阳能电池的零售平均价格从2011年的3.50美元/瓦下降到了2011年的2.43美元/瓦。[23] 到2013年，批发价格已降至0.74美元/瓦。[21] 这被引用为支持“斯旺森定律”的证据，这个观察类似于著名的摩尔定律，它声称随着行业产能翻倍，太阳能电池的价格下降20%。 [21] 弗劳恩霍夫研究所将“学习率”定义为随着累积产量翻倍的价格下降，1980年至2010年间下降了约25%。尽管模块的价格下降迅速，但当前逆变器的价格下降速度要低得多，在2019年占到每千瓦峰功率成本的61%，而在2000年代初仅占四分之一。[24]

请注意，上述价格是裸模块的价格，另一种看待模块价格的方式是包括安装成本。根据美国太阳能产业协会的数据，2006年家庭屋顶光伏模块的安装价格从每瓦9.00美元下降到2011年的每瓦5.46美元。包括工业安装支付的价格，全国平均安装价格降至每瓦3.45美元。这比世界其他地方要高得多，在德国，家庭屋顶安装的平均价格为每瓦2.24美元。据认为，这种成本差异主要基于较高的监管负担以及美国缺乏国家太阳能政策。[25]

截至2012年底，中国制造商的最便宜模块的生产成本为每瓦0.50美元。[26] 在某些市场，这些模块的分销商可以获得可观的利润，以工厂门市价购买，然后以市场支持的最高价格出售（“基于价值定价”）。[22]

在加利福尼亚州，2011年太阳能光伏达到了网络平价，通常定义为光伏发电成本在零售电力价格之下（尽管通常仍高于煤炭或燃气发电的电厂价格，未计算分布和其他成本）。[27] 2014年，在19个市场中实现了网络平价。[28][29]

电力的平均成本 编辑

 
AWM慕尼黑ETFE气垫光伏

电力的平均成本（LCOE）是每千瓦时的成本，基于项目寿命周期内分摊的成本，并被认为是比每瓦价格更好的衡量可行性的指标。LCOE根据地点的不同而大不相同。[22] LCOE可以被视为客户为了使公用事业公司在新发电站投资上达到盈亏平衡所必须支付的最低价格。[30][31] 当LCOE降至与传统本地电网价格相似时，大致实现电网平价，尽管实际上计算不是直接可比的。[32] 2011年，加利福尼亚的大型工业光伏装置已实现电网平价。[33][32] 到那时，屋顶系统的电网平价仍被认为遥不可及。[32] 许多LCOE计算被认为不准确，并且需要大量假设。[22][32] 模块价格可能会进一步下降，太阳能的LCOE可能会相应下降。[34]

因为能源需求在一天之内上升和下降，而太阳能受到太阳落山的限制，太阳能公司还必须考虑为电网提供更稳定的替代能源供应的额外成本，以稳定系统，或以某种方式储存能源（目前的电池技术不能储存足够的电能）。这些成本没有纳入LCOE计算，特殊的补贴或优惠也没有纳入其中，这可能会使购买太阳能更有吸引力。[35][36] 太阳能和风能发电的不可靠性和时间变化是一个重大问题。这些不稳定的能源来源过多可能会导致整个电网的不稳定性。[37]

截至2017年，美国太阳能电厂的电力购买协议价格低于0.05美元/千瓦时，在一些波斯湾国家的最低报价约为0.03美元/千瓦时。[38] 美国能源部的目标是实现太阳能光伏的电能LCOE为每千瓦时0.03美元的水平。[39]

內部連結 编辑

外部链接 编辑

  • 中国新能源网（页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • HCPV系统-第三代聚光太阳能值得关注[永久失效連結] 2010年 5月 【玻璃人】
  • 太阳能光伏发电：“阳光”产业 绿色电力[永久失效連結]2010年3月19日 包头新闻网
  • 淘汰整合 光伏产业的必经之路（页面存档备份，存于互联网档案馆）2009年8月28日 证券日报
  • 2009年4月10日 全国工商联新能源商会

参考资料 编辑

  1. ^ German PV market. [2011-07-07]. （原始内容于2010-01-02）. 
  2. ^ 2.0 2.1 REN21. Renewables 2010 Global Status Report （页面存档备份，存于互联网档案馆） p. 19.
  3. ^ 电力设备新能源行业 2022年中期投资策略/光伏篇 （页面存档备份，存于互联网档案馆）国信证券，2022年6月24日
  4. ^ Richard M. Swanson. Photovoltaics Power Up, Science, Vol. 324, 15 May 2009, p. 891.
  5. ^ Edmond Becquerel - "Mémoire sur les effets électriques produits sous l'influence des rayons solaires", le 29 juillet 1939 Sur le site gallica.bnf.fr, consulté en mars 2016（法文）
  6. ^ Photovoltaic Effect （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Mrsolar.com. Retrieved on 2010-12-12.
  7. ^ 科普：了解光伏组件效率的基本原理. 2020-11-24 [2022-10-13]. （原始内容于2022-10-21）. 
  8. ^ 太阳能电池板的功率计算、发电效率及使用寿命. OFweek. [2022-10-13]. （原始内容于2023-02-25）. 
  9. ^ W. Miller, A. L. Liu, Z. Amin, and A. Wagner, "Power quality and rooftop-PV households: an examination of measured data at point of customer connection," Sustainability, https://eprints.qut.edu.au/117688/ （页面存档备份，存于互联网档案馆）, http://www.mdpi.com/2071-1050/10/4/1224 （页面存档备份，存于互联网档案馆） (Open Access), p. 29, 2018.
  10. ^ L. Liu, W. Miller, and G. Ledwich, "Community centre improvement to reduce air conditioning peak demand," 7th International Conference on Energy and Environment of Residential Buildings, pp. 279-288. doi: 10.4225/50/58107ce163e0c Available: http://eprints.qut.edu.au/101161/ （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  11. ^ L. Liu, G. Ledwich, and W. Miller, "Demand side management with stepped model predictive control," presented at the Australasian Universities Power Engineering Conference, The University of Queensland, Brisbane, Qld, Australia, 2016. Available: http://eprints.qut.edu.au/99914/ （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  12. ^ L. Liu, W. Miller, and G. Ledwich. (2017) Solutions for reducing facilities electricity costs. Australian Ageing Agenda. 39-40. Available: https://www.australianageingagenda.com.au/2017/10/27/solutions-reducing-facility-electricity-costs/ （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  13. ^ W. Miller, A. L. Liu, Z. Amin, and M. Gray, "Involving Occupants in Net Zero Energy Solar Housing Retrofits: an Australian Sub-tropical Case Study," Solar Energy. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.10.008 Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X17308733, https://eprints.qut.edu.au/114591/ （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  14. ^ BP: Statistical Review of World Energy 2018 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  15. ^ International Renewable Energy Agency: Renewable Capacity Statistics 2018 PDF （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  16. ^ International Renewable Energy Agency: Renewable Capacity Statistics 2019 PDF （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  17. ^ International Renewable Energy Agency: Renewable Capacity Statistics 2020 PDF （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  18. ^ 18.0 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 What is the Carbon Footprint of Solar Panels?. [2023-04-15]. （原始内容于2023-05-29）. 
  19. ^ Life Cycle Greenhouse Gas Emissions from Concentrating Solar Power (PDF). [2023-04-15]. （原始内容 (PDF)于2022-12-20）. 
  20. ^ Solar Panel Waste: A Disposal Problem. [2023-04-15]. （原始内容于2023-04-19）. 
  21. ^ 21.0 21.1 21.2 Sunny Uplands: Alternative energy will no longer be alternative. The Economist. 2012年11月21日 [2012年12月28日]. 
  22. ^ 22.0 22.1 22.2 22.3 Bazilian, M.; Onyeji, I.; Liebreich, M.; MacGill, I.; Chase, J.; Shah, J.; Gielen, D.; Arent, D.; Landfear, D.; Zhengrong, S. (PDF). Renewable Energy. 2013, 53: 329–338 [2015年9月4日]. CiteSeerX 10.1.1.692.1880  . doi:10.1016/j.renene.2012.11.029. （原始内容 (PDF)存档于2014年5月31日）. 
  23. ^ Quiggin, John. The End of the Nuclear Renaissance. National Interest. 2012年1月3日. 
  24. ^ PHOTOVOLTAICS REPORT (PDF). Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems: 36, 43, 46. 2020年9月16日. 
  25. ^ Wells, Ken. . 2012年10月25日 [2012年11月1日]. （原始内容存档于2012年10月27日）. 
  26. ^ Solar PV Module Costs to Fall to 36 Cents per Watt by 2017. www.greentechmedia.com. [2015-04-15]. 
  27. ^ Alafita, T.; Pearce, J. M. Securitization of residential solar photovoltaic assets: Costs, risks and uncertainty. Energy Policy. 2014, 67: 488–498. S2CID 11079398. doi:10.1016/j.enpol.2013.12.045. 
  28. ^ Liebreich, Michael. A YEAR OF CRACKING ICE: 10 PREDICTIONS FOR 2014. Bloomberg New Energy Finance. 2014年1月29日 [2014年4月24日]. 
  29. ^ (PDF). Deutsche Bank Markets Research. 2014年1月6日 [2014年11月22日]. （原始内容 (PDF)存档于2014年11月29日）. 
  30. ^ Why did renewables become so cheap so fast?. Our World in Data. [2011-01-09]. 
  31. ^ Shubbak, Mahmood H. 生产和创新的技术体系：以中国光伏技术为例. 研究政策. 2019年, 48 (4): 993–1015. S2CID 158742469. doi:10.1016/j.respol.2018.10.003. 
  32. ^ 32.0 32.1 32.2 32.3 Branker, K.; Pathak, M.J.M.; Pearce, J.M. 太阳能光伏发电的电平化电价回顾. 可再生与可持续能源评论. 2011, 15 (9): 4470–4482. S2CID 73523633. doi:10.1016/j.rser.2011.07.104. hdl:1974/6879. 
  33. ^ Harris, Arno. 在太阳能价格下降中的一线希望. 可再生能源世界. 2011年8月31日. 
  34. ^ 可再生能源投资创下纪录. 可再生能源世界. 2011年8月29日. 
  35. ^ 为什么可再生能源变得如此便宜？. 我们的世界数据. 2020年12月1日. 
  36. ^ Matteocci, Fabio. ứng dụng của pin quang điện. Applied Materials. [2020-12-08]. 
  37. ^ Hockenos, Paul. 德国是否正在制造过多的可再生能源？. 外交政策. 2021年2月10日 [2021年3月7日]. 
  38. ^ Nancy M. Haegel. 兆瓦级光伏：轨迹和挑战. 科学杂志. 2017, 356 (6334): 141–143. Bibcode:2017Sci...356..141H. OSTI 1352502. PMID 28408563. S2CID 206654326. doi:10.1126/science.aal1288. hdl:10945/57762. 
  39. ^ Adeh, Elnaz H.; Good, Stephen P.; Calaf, M.; Higgins, Chad W. 在农田上太阳能光伏电力潜力最大. 科学报告. 2019年8月7日, 9 (1): 11442. Bibcode:2019NatSR...911442A. ISSN 2045-2322. PMC 6685942  . PMID 31391497. doi:10.1038/s41598-019-47803-3   （英语）. 

十二月 12, 2023
太阳能光伏, 太陽光電系統, 也稱為光生伏特, 简称光伏, photovoltaics, 字源, photo, voltaics, 伏特, 是指利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施, 光伏设施的核心是太阳能电池板, 目前, 用来发电的半导体材料主要有, 单晶硅, 多晶硅, 非晶硅及碲化镉等, 由于近年来各国都在积极推动可再生能源的应用, 光伏产业的发展十分迅速, 生產中的电池位于柏林郊区的太阳能装置, 光伏树, 在奥地利施蒂利亞州截至2010年, 在全世界上百个国家投入使用, 虽然其发电容. 太陽光電系統 也稱為光生伏特 简称光伏 Photovoltaics 字源 photo 光 voltaics 伏特 是指利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施 光伏设施的核心是太阳能电池板 目前 用来发电的半导体材料主要有 单晶硅 多晶硅 非晶硅及碲化镉等 由于近年来各国都在积极推动可再生能源的应用 光伏产业的发展十分迅速 1 生產中的太阳能光伏电池位于柏林郊区的太阳能装置 光伏树 在奥地利施蒂利亞州截至2010年 太阳能光伏在全世界上百个国家投入使用 虽然其发电容量仍只占人类用电总量的很小一部分 不过 从2004年开始 接入电网的光伏发电量以年均60 的速度增长 到2009年 总发电容量已经达到21GW 2 截至2021年底 全球累计光伏装机940GW 其中亚太地区光伏累计装机达547 7GW 占全球总量58 欧洲地区累计装机为205 4GW 占全球总量22 美洲地区光伏累计装机容量为161 8GW 占全球总量17 中东和非洲地区光伏累计装机容量为25 1GW 占比2 7 3 是当前发展速度最快的能源 据估计 2009年没有联入电网的光伏系统 目前的容量也约有3至4GW 2 光伏系统可以大规模安装在地表上成为光伏电站 也可以置于建筑物的房顶或外墙上 形成光伏建筑一体化 自太阳能电池问世以来 使用材料 技术上的不断进步 以及制造产业的发展成熟 都驱使光伏系统的价格变得更加便宜 4 不仅如此 许多国家投入大量研发经费推进光伏的转换效率 给与制造企业财政补贴 更重要的 上网电价补贴政策以及可再生能源比例标准等政策极大地促进了光伏在各国的广泛应用 目录 1 原理 2 應用 2 1 系统 2 2 局限 3 發展 3 1 全球應用發展 4 環保問題 碳排放與毒廢料 5 经济学 5 1 硬件成本 5 2 电力的平均成本 6 內部連結 7 外部链接 8 参考资料原理 编辑主条目 光生伏打效应 光生伏打效应 英语 Photovoltaic effect 簡稱為光伏效應 是指受光线或其他電磁輻射照射的半导体或半导体与金属组合的部位间产生電壓與電流的现象 最早于1839年由法国物理学家亞歷山大 愛德蒙 貝克勒爾发现 5 6 光伏组件由許多光伏電池互連组合而成 其效率描述了多少阳光被转化为电能 例如 一块效率为20 的面板在1000瓦的日照下 每小时它将产生200瓦时的电能 光伏组件的朝向会影响发电效率 7 應用 编辑1954年 贝尔实验室制成效率为6 的光伏电池 自1958年起 光伏效应以光伏电池的形式在空间卫星的供能领域首次得到应用 时至今日 小至自动停车计费器的供能 屋顶太阳能板 大至面积广阔的太阳能发电中心 其在发电领域的应用已经遍及全球 薄膜太阳能电池 英语 Thin film solar cell 是先进的第三代太阳能电池 英语 Third generation solar cell 它们以较低的成本生产高效率的转换 系统 编辑 太阳能交流发电系统是由太阳电池板 充电控制器 逆变器和蓄电池共同组成 太阳能直流发电系统则不包括逆变器 8 局限 编辑 生產過程 太陽能板的原材料和電腦芯片原材料一樣 大量生產過程中需要大量能源 有毒有害化學物質 化學物質主要靠工廠所在地法律法規管控 某些太陽能工廠已經安裝太陽能系統 用太陽能系統產生的清潔能源生產太陽能板 對電網的影響 截至2017年12月 澳洲東部昆士蘭州有超過31 居民擁有屋頂太陽能系統 平均安裝功率超過3 5千瓦 世界第一 但是高太陽能系統普及率也給電網電壓帶來問題 居民區中午用電量低 主要以出售電力給電力公司為主 傳統電網並沒有考慮雙向電力輸送 在居民區電力大額傳輸回電網的時候 電壓會逐步抬高 而且可能超過電器設備可承受範圍 9 科學研究已經有方法解決這種問題 但是都有各種成本考慮 例如 在中壓電網額外增加電壓控制裝置 對於其他國家或地區的啟示 沒有系統性的分析和規劃 單一鼓勵促進太陽能在居民區的普及會帶來新的風險 更好的方式之一是 通過稅收或其他鼓勵措施 促進工業和商業用戶的太陽能系統安裝 因為工商業用戶主要用電高峰經常在白天 太陽能系統在日照白天發電 補充工商業用電 降低工商業對電網的壓力 對能源投資和電費管理的影響 現實生活中的問題經常複雜多變 原因錯綜複雜 對於能源投資和電費管理也是同樣的道理 沒有適合每個方案的萬用靈丹 太陽能系統投資也許是很好的選擇 如果 當地陽光充足 電價較高而且持續漲價 政府通過財政或金融方式大力支持 電力可賣回給電力公司 澳洲和德國 投資回報經常是能源投資的主要考量 但是系統性的檢查 評估和分析 也許會發現 在目前市場條件下 一套綜合性的方案是最合適的 例如 通過房屋建築能效提高 10 既有设备运行的改善 11 和太阳能系统投资 12 可能會提供業主最好的投資回報 13 發展 编辑太陽能電池本身的最新發展是第三代光伏電池技術 旨在突破肖克利 奎伊瑟极限的31至41 效率上限 在運用上 有研究發現在漂浮太阳能比在陸上裝置太陽能板有更多好處 包括 不用佔用土地 水有助降溫 能提高太陽能電池的效率 佈置在儲水設施的話有助減少儲水被蒸發掉 全球應用發展 编辑 全球太陽能光伏發電統計 14 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009裝置量 MW 639 871 1 252 1 746 2 809 4 245 5 714 8 230 14 855 22 938發電量 GWh 1 177 1 463 1 831 2 329 3 054 4 249 5 818 7 864 12 721 21 0922010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017裝置量 MW 39 455 71 251 100 677 137 260 178 090 226 907 302 782 399 613發電量 GWh 33 829 65 211 100 925 139 044 197 671 260 005 328 182 442 618佔全球發電量比 0 16 0 29 0 44 0 59 0 83 1 07 1 32 1 73 全球太陽能光伏裝置量百萬瓦 MW 前十國 國家 2017 15 2018 16 2019 17 nbsp 中华人民共和国 130 632 175 018 205 072 nbsp 日本 48 600 55 500 61 840 nbsp 德國 42 394 45 930 48 960 nbsp 美國 41 131 49 692 60 540 nbsp 義大利 19 692 20 120 20 900 nbsp 印度 19 047 26 869 34 831 nbsp 英国 12 791 13 108 13 398 nbsp 法國 8 195 9 483 10 562 nbsp 澳大利亞 6 413 9 763 15 928 nbsp 韩国 5 602 7 862 10 505環保問題 碳排放與毒廢料 编辑製造太陽能電池時必須把源材料石英 二氧化矽 純度提升致冶金級矽晶 這過程會使用消耗大量能量 加熱到1800 以上的熔爐 這就是太陽能電池的碳排放 現有技術下 太陽能電池的碳排放一般為41g kWh 18 是聚光太阳能热发电 20g kWh 19 的2倍及風力發電 11g kWh 的4倍 18 但這數值會隨制造地區的能源來源 太陽能電池的壽命及使用地點的環境而改變 若製造太陽能所在地區是用燃煤發電的話 碳排放就會增加 例如在中國製造會導致較在美國製造高一倍 18 太陽能電池的壽命較長的話 碳排放就會減少 太陽能電池的使用環境會影響太陽能電池的效率及壽命 例如浮在水面的太陽能電池因為有水幫助降低溫度 發電效率能有所增加 從而降低碳排放 18 製造太陽能電池過程中會產生不少有毒氣體 毒性高的有的如三氯氢硅 四氯化硅 三氯氧磷 氢氟酸等 即使毒性較低的氣體也多會做成酸雨 18 太陽能電池的壽命完結 棄置後就成了廢料 以每單位能源計算 太阳能电池發電所產生的廢料是核能的300倍 20 相比核能 製造太陽能電池的廢料在技術上是可以回收的 但因為不像核廢料有即時危險性 而且沒有經濟誘因甚至需要經濟補貼 若在沒有有效監管的情況下基本上是不可行 由於太陽能電池中含有塑料 鉛 鎘和銻等對環境有害的物質 除了封裝太陽能電池的外殼外 太陽能電池本身當成一般玻璃回收的話會釋出有毒物或對環境有害物質 在2023年 全球只有位於法國的威立雅公司開發出能回收整片太陽能電池90 材料的工藝並以商業模式運作 同期 其他技術有的可以達到95 並將金屬 矽及玻璃分離 有的則能達到100 回收 但這些也未達致商物化 18 隨著早年開始大規模投入使用的太陽能電池快將陸陸續續壽限期滿 太陽能電池回收變得重要 经济学 编辑参见 光伏陣列 硬件成本 编辑 nbsp 自1977年以来晶体硅太阳能电池的每瓦价格历史1977年 晶体硅太阳能电池价格为76 67美元 瓦 21 尽管由于德国和西班牙的慷慨补贴和多晶硅短缺导致早在2000年代初期 批发模块价格在3 50美元 瓦至4 00美元 瓦之间保持稳定 但在2008年市场崩盘后 西班牙补贴突然终止 需求崩溃 价格迅速降至2 00美元 瓦 尽管收入下降了50 但由于创新和成本降低 制造商仍能保持正面运营利润 2011年底 晶体硅光伏模块的出厂价格突然跌破了1 00美元 瓦的大关 这让许多行业内的人感到意外 导致世界范围内许多太阳能制造公司破产 1 00美元 瓦的成本在光伏行业通常被视为实现光伏发电网络平价的里程碑 但大多数专家不认为这个价格点是可持续的 技术进步 制造工艺改进和行业重组可能意味着进一步降低价格是可能的 22 Solarbuzz集团监测的太阳能电池的零售平均价格从2011年的3 50美元 瓦下降到了2011年的2 43美元 瓦 23 到2013年 批发价格已降至0 74美元 瓦 21 这被引用为支持 斯旺森定律 的证据 这个观察类似于著名的摩尔定律 它声称随着行业产能翻倍 太阳能电池的价格下降20 21 弗劳恩霍夫研究所将 学习率 定义为随着累积产量翻倍的价格下降 1980年至2010年间下降了约25 尽管模块的价格下降迅速 但当前逆变器的价格下降速度要低得多 在2019年占到每千瓦峰功率成本的61 而在2000年代初仅占四分之一 24 请注意 上述价格是裸模块的价格 另一种看待模块价格的方式是包括安装成本 根据美国太阳能产业协会的数据 2006年家庭屋顶光伏模块的安装价格从每瓦9 00美元下降到2011年的每瓦5 46美元 包括工业安装支付的价格 全国平均安装价格降至每瓦3 45美元 这比世界其他地方要高得多 在德国 家庭屋顶安装的平均价格为每瓦2 24美元 据认为 这种成本差异主要基于较高的监管负担以及美国缺乏国家太阳能政策 25 截至2012年底 中国制造商的最便宜模块的生产成本为每瓦0 50美元 26 在某些市场 这些模块的分销商可以获得可观的利润 以工厂门市价购买 然后以市场支持的最高价格出售 基于价值定价 22 在加利福尼亚州 2011年太阳能光伏达到了网络平价 通常定义为光伏发电成本在零售电力价格之下 尽管通常仍高于煤炭或燃气发电的电厂价格 未计算分布和其他成本 27 2014年 在19个市场中实现了网络平价 28 29 电力的平均成本 编辑 nbsp AWM慕尼黑ETFE气垫光伏电力的平均成本 LCOE 是每千瓦时的成本 基于项目寿命周期内分摊的成本 并被认为是比每瓦价格更好的衡量可行性的指标 LCOE根据地点的不同而大不相同 22 LCOE可以被视为客户为了使公用事业公司在新发电站投资上达到盈亏平衡所必须支付的最低价格 30 31 当LCOE降至与传统本地电网价格相似时 大致实现电网平价 尽管实际上计算不是直接可比的 32 2011年 加利福尼亚的大型工业光伏装置已实现电网平价 33 32 到那时 屋顶系统的电网平价仍被认为遥不可及 32 许多LCOE计算被认为不准确 并且需要大量假设 22 32 模块价格可能会进一步下降 太阳能的LCOE可能会相应下降 34 因为能源需求在一天之内上升和下降 而太阳能受到太阳落山的限制 太阳能公司还必须考虑为电网提供更稳定的替代能源供应的额外成本 以稳定系统 或以某种方式储存能源 目前的电池技术不能储存足够的电能 这些成本没有纳入LCOE计算 特殊的补贴或优惠也没有纳入其中 这可能会使购买太阳能更有吸引力 35 36 太阳能和风能发电的不可靠性和时间变化是一个重大问题 这些不稳定的能源来源过多可能会导致整个电网的不稳定性 37 截至2017年 美国太阳能电厂的电力购买协议价格低于0 05美元 千瓦时 在一些波斯湾国家的最低报价约为0 03美元 千瓦时 38 美国能源部的目标是实现太阳能光伏的电能LCOE为每千瓦时0 03美元的水平 39 內部連結 编辑 nbsp 可再生能源主题 nbsp 能源主题 各國太陽能發電 英语 Solar power by country 英文 可再生能源商业化 太陽能 光电效应 量子力学外部链接 编辑中国新能源网 页面存档备份 存于互联网档案馆 太阳能光伏产值剑指250亿 低碳新引擎 太阳能光伏 电动汽车 HCPV系统 第三代聚光太阳能值得关注 永久失效連結 2010年 5月 玻璃人 太阳能光伏发电 阳光 产业 绿色电力 永久失效連結 2010年3月19日 包头新闻网 淘汰整合 光伏产业的必经之路 页面存档备份 存于互联网档案馆 2009年8月28日 证券日报 亚洲太阳光伏工业展圆满落幕2009年4月10日 全国工商联新能源商会参考资料 编辑 German PV market 2011 07 07 原始内容存档于2010 01 02 2 0 2 1 REN21 Renewables 2010 Global Status Report 页面存档备份 存于互联网档案馆 p 19 电力设备新能源行业 2022年中期投资策略 光伏篇 页面存档备份 存于互联网档案馆 国信证券 2022年6月24日 Richard M Swanson Photovoltaics Power Up Science Vol 324 15 May 2009 p 891 Edmond Becquerel Memoire sur les effets electriques produits sous l influence des rayons solaires le 29 juillet 1939 Sur le site gallica bnf fr consulte en mars 2016 法文 Photovoltaic Effect 页面存档备份 存于互联网档案馆 Mrsolar com Retrieved on 2010 12 12 科普 了解光伏组件效率的基本原理 2020 11 24 2022 10 13 原始内容存档于2022 10 21 太阳能电池板的功率计算 发电效率及使用寿命 OFweek 2022 10 13 原始内容存档于2023 02 25 W Miller A L Liu Z Amin and A Wagner Power quality and rooftop PV households an examination of measured data at point of customer connection Sustainability https eprints qut edu au 117688 页面存档备份 存于互联网档案馆 http www mdpi com 2071 1050 10 4 1224 页面存档备份 存于互联网档案馆 Open Access p 29 2018 L Liu W Miller and G Ledwich Community centre improvement to reduce air conditioning peak demand 7th International Conference on Energy and Environment of Residential Buildings pp 279 288 doi 10 4225 50 58107ce163e0c Available http eprints qut edu au 101161 页面存档备份 存于互联网档案馆 L Liu G Ledwich and W Miller Demand side management with stepped model predictive control presented at the Australasian Universities Power Engineering Conference The University of Queensland Brisbane Qld Australia 2016 Available http eprints qut edu au 99914 页面存档备份 存于互联网档案馆 L Liu W Miller and G Ledwich 2017 Solutions for reducing facilities electricity costs Australian Ageing Agenda 39 40 Available https www australianageingagenda com au 2017 10 27 solutions reducing facility electricity costs 页面存档备份 存于互联网档案馆 W Miller A L Liu Z Amin and M Gray Involving Occupants in Net Zero Energy Solar Housing Retrofits an Australian Sub tropical Case Study Solar Energy doi https doi org 10 1016 j solener 2017 10 008 Available http www sciencedirect com science article pii S0038092X17308733 https eprints qut edu au 114591 页面存档备份 存于互联网档案馆 BP Statistical Review of World Energy 2018 页面存档备份 存于互联网档案馆 International Renewable Energy Agency Renewable Capacity Statistics 2018 PDF 页面存档备份 存于互联网档案馆 International Renewable Energy Agency Renewable Capacity Statistics 2019 PDF 页面存档备份 存于互联网档案馆 International Renewable Energy Agency Renewable Capacity Statistics 2020 PDF 页面存档备份 存于互联网档案馆 18 0 18 1 18 2 18 3 18 4 18 5 What is the Carbon Footprint of Solar Panels 2023 04 15 原始内容存档于2023 05 29 Life Cycle Greenhouse Gas Emissions from Concentrating Solar Power PDF 2023 04 15 原始内容存档 PDF 于2022 12 20 Solar Panel Waste A Disposal Problem 2023 04 15 原始内容存档于2023 04 19 21 0 21 1 21 2 Sunny Uplands Alternative energy will no longer be alternative The Economist 2012年11月21日 2012年12月28日 22 0 22 1 22 2 22 3 Bazilian M Onyeji I Liebreich M MacGill I Chase J Shah J Gielen D Arent D Landfear D Zhengrong S Re considering the economics of photovoltaic power PDF Renewable Energy 2013 53 329 338 2015年9月4日 CiteSeerX 10 1 1 692 1880 nbsp doi 10 1016 j renene 2012 11 029 原始内容 PDF 存档于2014年5月31日 Quiggin John The End of the Nuclear Renaissance National Interest 2012年1月3日 PHOTOVOLTAICS REPORT PDF Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems 36 43 46 2020年9月16日 Wells Ken Solar Energy Is Ready The U S Isn t 2012年10月25日 2012年11月1日 原始内容存档于2012年10月27日 Solar PV Module Costs to Fall to 36 Cents per Watt by 2017 www greentechmedia com 2015 04 15 Alafita T Pearce J M Securitization of residential solar photovoltaic assets Costs risks and uncertainty Energy Policy 2014 67 488 498 S2CID 11079398 doi 10 1016 j enpol 2013 12 045 Liebreich Michael A YEAR OF CRACKING ICE 10 PREDICTIONS FOR 2014 Bloomberg New Energy Finance 2014年1月29日 2014年4月24日 2014 Outlook Let the Second Gold Rush Begin PDF Deutsche Bank Markets Research 2014年1月6日 2014年11月22日 原始内容 PDF 存档于2014年11月29日 Why did renewables become so cheap so fast Our World in Data 2011 01 09 Shubbak Mahmood H 生产和创新的技术体系 以中国光伏技术为例 研究政策 2019年 48 4 993 1015 S2CID 158742469 doi 10 1016 j respol 2018 10 003 32 0 32 1 32 2 32 3 Branker K Pathak M J M Pearce J M 太阳能光伏发电的电平化电价回顾 可再生与可持续能源评论 2011 15 9 4470 4482 S2CID 73523633 doi 10 1016 j rser 2011 07 104 hdl 1974 6879 Harris Arno 在太阳能价格下降中的一线希望 可再生能源世界 2011年8月31日 可再生能源投资创下纪录 可再生能源世界 2011年8月29日 为什么可再生能源变得如此便宜 我们的世界数据 2020年12月1日 Matteocci Fabio ứng dụng của pin quang điện Applied Materials 2020 12 08 Hockenos Paul 德国是否正在制造过多的可再生能源 外交政策 2021年2月10日 2021年3月7日 Nancy M Haegel 兆瓦级光伏 轨迹和挑战 科学杂志 2017 356 6334 141 143 Bibcode 2017Sci 356 141H OSTI 1352502 PMID 28408563 S2CID 206654326 doi 10 1126 science aal1288 hdl 10945 57762 Adeh Elnaz H Good Stephen P Calaf M Higgins Chad W 在农田上太阳能光伏电力潜力最大 科学报告 2019年8月7日 9 1 11442 Bibcode 2019NatSR 911442A ISSN 2045 2322 PMC 6685942 nbsp PMID 31391497 doi 10 1038 s41598 019 47803 3 nbsp 英语 取自 https zh wikipedia org w index php title 太阳能光伏 amp oldid 79425651, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

文章

，阅读，下载，免费，免费下载，mp3，视频，mp4，3gp， jpg，jpeg，gif，png，图片，音乐，歌曲，电影，书籍，游戏，游戏。