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自1969年世界上第一座太阳能发电站在法国建成,太阳能就作为最清洁、安全和可靠的能源得到越来越多的发展和应用。预计到2030年,可再生能源在总能源结构中将占到30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占到80%以上,太阳能发电将占到60%以上。
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。2007年,我国太阳能光伏产业开始迅速发展,受益于太阳能产业的长期利好,整个光伏产业出现了前所未有的投资热潮。
中国76%的国土光照充沛,光能资源分布也较为均匀。与其他新能源相比,太阳能发电没有任何污染物和噪声的排放,应用技术成熟,安全可靠。作为永不枯竭的可再生能源,太阳能的采集地点地理位置要求不高,建立太阳能发电站所需的时间和成本也比水电站低得多。较危险性高的核电来说,太阳能适用范围更广,就算一般家庭也可以利用太阳能发电。因此,世界各国为了更有效地开采和使用太阳能,不断地发展太阳能光伏组件技术。
1958年中国开始研究太阳能电池,1971年首次成功应用于发射东方红二号卫星上,1973年开始将太阳能电池用于地面。中国的光伏工业在八十年代以前尚处于雏形,太阳能电池的年产量一直徘徊在10KW以下,价格始终昂贵。目前,中国的光伏产业有95%的市场都在国外,国内的应用十分有限。在中国生产太阳能光伏电池的成本很高,原因在于该技术目前被国外的大企业所垄断。
随着中国能源问题的日趋加剧,中国经济的发展则离不开发展太阳能这种绿色的理想的新能源。中国有荒漠面积108万平方公里,主要分布在光照资源丰富的西北地区。1平方公里面积可安装100兆瓦光伏阵列,每年可发电1.5亿度。然而,目前在中国,光伏发电的成本是一般发电成本的数倍,因此造成太阳能发电无法广泛普及。
如今,太阳能电池主要分为单晶硅电池、多晶硅电池和薄膜电池三种。单晶硅电池技术成熟,光电转换效率高,但其生产成本较高,技术要求高;多晶硅电池成本相对较低,技术成熟,但光电转换效率相对较低;而薄膜电池成本低,发光效率高,但目前其在技术稳定性和规模生产上均存在一定的困难。随着技术的进步,未来薄膜电池会有更好的发展前景。目前太阳能光伏发电的成本大约是燃煤成本的11~18倍,各国光伏产业的发展大多依赖政府的补贴,政府的补贴规模也决定着本国的光伏产业的发展规模。我国亦是如此。
中国可再生能源学会理事长石定寰认为,国家的政策支持力度还应加大。从长远看,国内市场缺失会限制中国光伏产业的发展。要实现规模化生产,提高光伏产业的竞争力,必须建立和刺激国内消费市场。国内光伏产业已经做好准备,在技术研发等方面进行投资,但必须有稳定的政策保证这些投资可以获得相应回报。在各种可再生能源中,风能不稳定,生物质能资源有限,核能所需的铀矿今后也可能用完,而太阳能取之不尽。如果等到太阳能价格降到和化石能源差不多的时候再来发展,机会就错过了。
2010年5月,中国光伏产业联盟成立,吸引22家国内光伏骨干企业、行业协会及研究机构加入。中国光伏产业联盟以引导行业联合创新、推动应用、规范发展为核心,研究鼓励光伏产业发展的各项政策,加大对企业技术改造和产业升级的支持力度。中国光伏产业联盟将致力于整合产业资源、推进结构调整、转变发展方式,增强行业凝聚力,扩大国际影响力与竞争力。
在整个太阳能光伏产业链技术壁垒最大的多晶硅的生产中,国外主要厂商采用的是闭式改良西门子方法,而这在中国还是空白。但未来中国的光伏之路是日渐明朗了,它的作用不是赢利而是发展技术,以备今后的可持续发展。尽管高昂的成本是一大难题,但技术的不断发展终将会解决一切困难,使太阳能真正地被人类所用,为低碳经济添砖加瓦。