在太阳能的开发利用中，太阳能发电是近年来发展最快，也是最具活力的研究领域。太 阳能发电主要有两种形式：一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。前 者利用太阳辐射产生的热能发电，其发电流程与普通的火力发电类似，其缺点是效率低而成 本很高，故仅在一些特殊场合小规模应用。后者利用光电效应将太阳辐射能直接转换成电能， 其基本装置是太阳能电池。太阳能电池是一种基于光生伏特效应将太阳光照的能量转换为电 能的器件，是一个半导体光电二极管。多个太阳能电池通过串并联就可以构成输出功率比较 大的太阳能电池方阵。太阳能电池具有永久性、清洁性和灵活性等优点，与火力发电、核能 发电相比，它不会引起环境污染；可以根据需要灵活改变规模，这些都是其他电源无法比拟 的。

1。2。1 太阳能光伏发电原理

太阳能转换成为电能的过程主要有如下 3 个步骤：

（1）太阳能电池吸收一定能量的光子后，半导体内产生电子—空穴对，称为“光生载流 子”，两者的电极性相反，电子带负电，空穴带正电。

（2）电极性相反的光生载流子被半导体 PN 结所产生的静电场分离开。

（3）光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集，在外电路中产生电流，从 而获得电能。

太阳能光伏发电原理如图 1。1 所示。当光照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料 吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生跃迁，成为自由电子，在 PN 结两侧聚集形成电 位差。此时一旦电路接通，便在该电压的作用下产生电流，输出功率，这个过程的实质就是 光子能量转换成电能的过程。

图 1。1 太阳能光伏发电原理图

1。2。2 太阳能发电的优势

对比生物质能、水能、风能和太阳能等几种常见新能源，太阳能发电具有以下几点特有 的优势：

（1）光伏发电具有经济优势。太阳能分布极其广泛，可以就近供电，避免了长距离输送 导致的线路损耗。

（2）太阳能是取之不尽的可再生能源。

（3）对环境没有污染。太阳能发电运行成本低，且发电过程中不会产生任何废弃物，没 有污染、噪声等公害。

（4）能量转换环节最少。太阳能光伏发电是直接将太阳能转换为电能，在所有可再生能源利用中，太阳能光伏转换环节最少、利用最直接。

（5）太阳能光伏发电系统中没有运动部件，从而减少了损坏，使得维护简单，且安全可 靠。论文网

（6）太阳能发电系统建设快，而且可以根据负荷的增减灵活改变光伏阵列容量，避免了 浪费。

综上所述，光伏发电因其突出优势而备受关注。从近期看，光伏发电可以作为现有常规 能源的补充，满足特殊应用领域的用电需求；从长远看，光伏发电可以通过分布式电源的形 式进入电力市场，并部分取代现有的常规能源。因此，发展光伏发电具有相当重要的意义。

1。3 国内外光伏产业发展现状及趋势

世界各国都将光伏发电作为发展的重点，光伏产业在各国政府的大力支持和推动下迅速 发展。近十年来，太阳能电池、组件和相关设备的生产增长迅速，年平均增长率高达 33%， 近五年的年平均增长率更是达到了 43%。2013 年世界太阳能电池产量已经达到了 15000MWp， 累计发货量达到了 50000MWp[3]，太阳能产业前景大好[4,5]。