太阳能光伏学-第一章-绪论

《太阳能光伏学》（1）课程内容介绍（2）能源介绍（3）绪论本堂内容安排：课程相关内容介绍授课学时：32学时授课时间及地点：周四（1-2）82#A302授课教师信息：苏凤办公室：东海校区83#D104

电话/p>

电邮：sufeng1028@163.comQQ:18132123课程描述

《太阳能光伏学》是信息光电专业研究太阳能光伏发电技术的一门专业必修课。开设本课程的目的是使学生获得必要的太阳能光伏发电技术的基本理论、基本知识和基本技能，为从事光伏方向的技术工作，学习后续课程打下基础。其任务是使学生掌握太阳电池材料的制备技术、表征手段以及太阳能光伏系统的设计与国民经济各领域的应用，能够进行基本的太阳电池性能测试及太阳电池组件封装，并具备太阳能光伏系统优化设计的技能和简单独立光伏系统的典型应用。理论授课计划

课程内容章节安排课堂讲授学时辅导讨论学时总计第一章

绪论22第二章

太阳能光伏发电光学原理33第三章

太阳和太阳能22第四章

太阳能光伏发电电学原理55第五章

太阳能电池材料及加工工艺516第六章

太阳能光伏发电储能装置55第七章

光伏逆变器44第八章

太阳能光伏发电系统213期末复习及疑难解答2课程总计学时安排32本课程的学习方法

《太阳能光伏学》课程既是一门理论性很强又是一门与实践结合紧密的课程，因此在教学过程中要突出基本概念、基本原理和光伏系统设计方法的讲解；尽量结合独立光伏系统及并网光伏系统在国民经济各个领域的典型应用来增强学生对理论的理解。对学生有如下要求：1、认真听课，及时复习，弄懂基本原理和基本方法。2、准确地使用有关资料，提高独立工作能力。

3、自学是大学生获得知识的重要途径，学生应不断改进自学方法，逐步提高自学能力。成绩考核

学生考核总成绩必须至少达到60分，其中期末成绩占总成绩的60%，作业、期中及平时表现占总成绩的40%。教师将对所有学生作业认真批改，批注并附有评语。评语应当：1、力求客观，公正，及时，无偏见，不歧视；包含适当的肯定与鼓励的评价；2、帮助学生自己订正作业上的错误；指出学习上的问题，帮助学生进步。教科书及主要参考书目•

教材：《太阳能光伏发电应用原理》，黄汉云编著，化学工业出版社，2009•

参考书：1、《太阳能发电原理与应用》，冯垛生主编人民邮电出版社，2007.2、《太阳能利用技术》王君一，徐仁学编著金盾出版社，20083、《半导体材料》邓志杰，郑安生编著化学工业出版社，20044、《太阳能光伏理化基础》黄建华主编化学工业出版社，20115、《光伏技术应用》刘靖，李咸浩主编化学工业出版社，2011绪论能源现状太阳能光伏世界能源的现状

1、目前世界能源主要取自于化石能源

（石油、天然气与煤炭）；2、随着社会经济的发展，对能源的需求

也日益增长。预计，2010年全球能源需求量达到105.99亿吨油当量，2020

年达到128.89亿吨当量，2025年则达到136.50亿吨当量，平均年增率为2%；3、目前世界的化石能源岌岌可危：截止到2003年底，全球剩余的石油已探明的可开采量为1565.8亿吨，如果，以后没有发现新的蕴藏量可观的油田的话，估计到2040年，最多到2050年就要用完；而天然气估计可以用到2050年，加上可能再发现的天然气田,最多用到2090年；煤炭的情况好一些，估计可以再用200年甚至300年。综上所述，到本世纪末，除煤炭外,其它的化石能源就要开采殆尽！“能源危机”之说绝不是危言耸听！4、与此同时，化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严重，减排任务相当艰巨！2009年12月18日在哥本哈根召开的世界气候会议的主要议题是，工业化国家减少温室气体的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁。由于欧美等发达国家的消极态度，最后没有达成实质性协议。可见，世界性的减排、低碳之路任重而道远！我国现有能源结构我国已探明的煤炭将在80年内采光石油将在15年左右枯竭天然气也将在30年用尽根据中国电力科学院预测，我国电力供应缺口在2010年和2020年分别为3700万千瓦和1亿千瓦发展可再生能源是未来能源发展的必由之路小水电和风电已经达到了商业化发电的水平，但它们的资源量毕竟有限，即使全部开发也可能满足不了未来的需要。太阳能光伏发电是有潜力的电力来源。

汽车排长队等加油

大气污染，触目惊心！（1）太阳能源

太阳所产生的光和热，是带给地球多采多姿生态的原动力。因为有太阳源源不断的向地球传递能源，植物才得以进行光和作用，将太阳能转换为自身的养分。而动物再藉由摄取植物，從而得到自身活动所需之能源。所以太阳能可以说是地球上一切生命的基础。寻找新能源太阳能：太阳能的利用主要有两种：

①光热太阳能如太阳灶、太阳供热系统。遍及全国各地的屋顶太阳能热水器就是一种常见的太阳供热系统。我国是太阳能热水器生产量与销售量最大的国家；但从房屋的热水器安装率来说，以色列已达到80%，日本为11%，台湾也达到2.7%，...，我国仅在千分之几左右，可见，在我国太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。屋顶上的太阳能热水器②光电太阳能

如太阳能电池、太阳能热电站。

利用太阳热能发电目前已成为全球风险投资的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器。借助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸汽然后驱动涡轮机发电，热能转化为电能。这种发电方式被人们称为太阳能热发电。由于太阳能热发电需要充足的太阳直接辐射才能保持一定的发电能力,因此沙漠是最理想的建厂选址地区。假若，在非洲的撒哈拉大沙漠1%的地面上铺设硅太阳能电池，就可以得到比现在全球所消耗的能源总量还要多得多！

西班牙的太阳能电站

与传统的电厂相比，太阳能热电厂具有两大优势：

（1）整个发电过程清洁，没有任何碳排放；（2）利用的是太阳能，无需任何燃料成本。

太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比电池储存电能的成本低得多。举例来说，一个普通的保温瓶和一台笔记本电脑的电池所存储的能量相当，但显然电池的成本要高得多。能够将太阳热能储存，就意味着太阳能热电厂可以克服传统电厂发电可能中断的弊端。

从1984到1990年，美国在加州莫哈夫沙漠地区相继建成九个槽式太阳能热电站。其发电功率分别为14MW、6×30MW和2×80MW。这组总功率354MW的电站建成后，一直向加州电网供电至今，累计供电12TWh，其中新装置的电效率已达30%。

葡萄牙在阿马雷莱雅地区建造的一座太阳能光伏电站近日投入使用，其总装机容量达46兆瓦是目前世界上最大的太阳能光伏电站。发电能力能满足３万多户葡萄牙家庭的日常用电需求。

葡萄牙阿马雷莱雅太阳能光伏电站

中国在太阳能热电厂的建设上起步较晚，中国与澳大利亚合作准备在中国建一座也许全世界最大的太阳能城。上海的鲜花港太阳能电站是目前中国较大的太阳能电站。以太阳能为能源引发的光伏研发与生产目前在世界各地正在如火如荼地开展。其中集热水供应、采暖、制冷、光伏并网发电系统与建筑融为一体的太阳能建筑正在各地拔地而起。我国奥运场馆、上海世博会建筑都属于太阳能建筑。苏州在2010年，市政府准备大力发展光伏企业，从财力、人力与政策上给与企业最大的支持。江苏沿海大丰市的风力发电和太阳能发电目前在全国应该是最大规模。而且是共存互补发电。

上海鲜花港太阳能电站

太阳能电池薄膜太阳能电池

太阳能汽车航天器上的太阳能电板上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置

太阳能路灯

（2）核能的开发利用

①核电站的工作原理

原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成的，质子与中子统称为核子。一般情况下，原子核为什么如此稳定，就是因为核子之间存在着强大的核力。要使原子核分裂或者重新组合相当困难，但是，一旦原子核分裂成新的原子核与其它粒子了，或者原子核与核子聚合成新的原子核与其它粒子了，都会产生巨大的能量，这种能量就称为核能，俗称“原子能”。前者的变化过程称为“裂变”，后者的变化过程称为“聚变”。而且，聚变时产生的能量要比裂变时产生的能量大得多（就像氢弹爆炸时释放的能量要比原子弹爆炸时的能量大得多);

但是，聚变过程也更难控制。目前正常运行的核电站都是属于裂变核电站。

②目前世界核电站的状况经过50多年的发展，核电已成为30多个国家能源组成中不可或缺的部分。全世界正在运行的核动力堆已超过440座，总装机容量超过387千兆瓦，其中法国核电占其国内总电力的74.6%，比利时56.8%，韩国44.7%，瑞典39%，日本33.8%，德国30.6%，英国22%，美国20%，俄罗斯16%，中国仅为1.1%。

③目前中国核电站的状况已运行的核电站：1）秦山核电站（浙江嘉兴的杭州湾畔）一期工程（30万KW，1994年商业运行，）、二期工程（2×60万KW，2002年商业运行）、三期工程（2×70万KW）2）大亚湾核电站（广东深圳大亚湾）（2×984MW）；3）田湾核电站（江苏连云港田湾）（2×106万KW，05年建成投产）4）岭澳核电站（广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧）（2×100万KW04年投入商业运行），二期工程正在建设中。正在建设中的核电站有：

1）阳江核电站（广东西南沿海的阳江市东平镇沙环村）（6×100万KW）；

2）三门核电站（浙江台州市三门健跳镇猫头山半岛上南部）（6×100万KW）；

3）海阳核电站（山东海阳冷家庄）;4）宁德核电站（福建省宁德市辖福鼎市秦屿镇的备湾村）；

5）福清核电站（福建三山镇前薛村）

6）红沿河核电站（辽宁瓦房店市东岗镇）。……等等。特别要指出的是，正在建设中的核电站大多采用的是第三代核技术，技术含金量高，效率与安全系数高；

秦山一期核电站

秦山二期核电站

秦山三期核电站

广东大亚湾核电站

连云港田湾核电站

广东岭澳核电站

广东阳江核电站

福建福清核电站③核电站的优点与不足

1）核电站的优点a)核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染,不会产生加重地球温室效应的二氧化碳；

b)核能发电所使用的是铀燃料，而全球铀的蕴藏量相当丰富；

c)核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送；

d)核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。2）核电站缺点:

a)核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对大的政治困扰。

b)核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重

c)核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高；

d)核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果设计不合理或操作不当而造成核泄漏事故，会对生态及民众造成伤害甚至严重伤害。前苏联的切尔诺贝利核电站1986年4月的核泄漏事故对周边地区的生态环境造成了相当严重的影响。

（3）风能的开发利用

风能是利用空气强烈的流动而形成的动能。严格说来，他是间接形式的太阳能，占到达地面太阳能的2%左右。虽然百分比不大，但绝对量可观，相当于10300亿吨煤蕴藏的能量。风能的利用分两种：

①风能的动力利用：利用风力作为动力，直接带动各类机械系统。例如，风帆；

②风能的发电利用：利用风力带动发电机发电。例如,风力发电机。风力发电机的优点是明显的：成本低，污染少；但是缺点也是明显的：风力不稳定，受季节性影响大，储存与传输难等。风力发电从风力发电的技术状况以及实际运行情况表明，它是一种安全可靠的发电方式，随着大型机组的技术成熟和产品商品化的进程，风力发电成本降低，已经具备了和其他发电手段相竞争的能力。2005年，我国政府将2020年风电的发展目标从原来的2000万千瓦提高到3000万千瓦；2006年1月1日生效的《可再生能源法》亦为中国发展可再生能源，包括建立一套风电价格机制以促进风电发展提供了法律框架。现状分析目前全世界风电装机容量达到490万千瓦，而且还在以年均60％的速度增长。我国风能资源丰富，这十几年来，对风能资源状况作了深入的勘测调查，全国可开发利用的风能资源总量为2.53亿千瓦。风电是以几十台、几百台，甚至几千台同时运转来实现风能大规模转换为电能的。具最新资料统计:美国风电装机容量己达187万千瓦，德国103万千瓦，丹麦61万千瓦，特别应该指出的是印度通过这两年的努力，风电已达60万千瓦。世界累计风电装机及新增装机排名我国风电装机容量（2）2006200720082010风能上马项目很多，但是发电量和上网电量都很少，大量风场资源被闲置。我国电力装机4250万千瓦，风电仅有123.89万千瓦，占2.9%。风电占比将达到5%，15年内，全国将实现电力资源风电互配的局面全国风能装机将达到2770万千瓦。我国2007年分省风电装机情况分布我国风电装机主要分布在内蒙、吉林、辽宁、河北等21个省份（直辖市）新增地区与2006年相比2007年装机省份（直辖市）新增的有北京、山西、河南、湖南、湖北总量2007年我国装机总量为590万千瓦，与2006年相比增长了127%新疆达板城风电站新疆达板城风电厂是中国第一个大型风电厂。截止至2008年安装有200多台风车，年发电量为1800万瓦。南澳风力发电站

截止至2007.12，南澳岛上已安装各型风力发电机组185台，总装机容量9.9万千瓦，年可发电2.2亿千瓦时，为亚洲最大的海岛风电场。

风力发电酒泉建全球最大风力发电基地打造陆上三峡/news/view/1310458/我国风电制造业的发展产品结构中国目前风电场装机大都属于兆瓦级以下的定桨定速型风机。市场需求趋势已向兆瓦级以上风电机组发展，其中主力机型是1.5MW风电机组。重点企业目前中国风电机组整机开发和研制的内外资企业有40多家，其中内资企业主要有新疆金风、北京华锐（大连重工）、东方汽轮机厂等。风电成本在国际上风电单位千瓦造价一般为1000美元，发电成本可做到6－7美分。国内大中型水电站的单位千瓦造价7000一8000元；火电站如果加上脱硫脱氮等环保设施的话，千瓦造价也要超过7000元。应该说风电具备了和其他电源比较的能力，它的造价和电价是可以接受的。风电发展存在的主要问题风能资源评价还不精细自主创新能力弱上网电价有待调整公共技术服务体系尚未建立风电技术标准认证尚需完善主要问题小结《可再生能源法》在风电定价方式上有不足之处.建议在一定时期内，给风电一个符合成本加合理利润原则的保护性电价在市场培育期内，电价政策由招标定价制度改为固定电价制度，使风电价格水平保持一定的吸引力。目前我国风能开发利用的现状：

我国的风力资源丰富，风力电厂主要分布在新疆、内蒙等地，例如，闻名全球的新疆的达坂城风力发电厂。到2008年底止，我国风电的总装机容量接近1300万千瓦，已经超过核电，为全球第四、亚洲第一。预计到2020年，我国的风电装机总容量将超过一亿千瓦。江苏省在沿海地区（例如如东、启东与响水等县市）大力发展风电事业，而且在淮安等地有专门生产风力发电机的企业。

郑和下西洋新疆达坂城风力电站之一

新疆大阪城风力电站夜景

（4）海洋能的开发利用

海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能。海洋波浪能、海流能也可以用来发电，目前相对地说容量不大。海洋潮汐能来源于月亮与太阳对地球海水的的吸引力以及地球的自转引起海水会周期性地作有节奏的垂直涨落的现象。据统计，全球海洋潮汐能的储藏量在27亿千瓦左右，每年的发电量可达33480亿千瓦；目前，法国、英国、美国、加拿大、俄罗斯和阿根廷等国度已经建造了潮汐发电站。我国也在浙江的江厦与广东的汕尾建立了潮汐电站。

葡萄牙的“海蛇”海浪发电站浙江江厦潮汐电站广东汕尾潮汐电站

由英国安装的世界首台潮汐发电机（5）地热能的开发利用

地球是一个巨大的热库，通过火山爆发和温泉等途径将内部的热量——地热能不断地输送到地面。据估计，每年输送到地面的热能相当于燃烧370亿吨煤释放的能量，数量相当惊人。若严格的区分的话，地热能又分为地下热岩地热能与地下热液地热能两种。目前开发的大多是地下热液地热能。地热能既可以直接的地热供暖，也可以地热发电，例如，我国西藏的“羊八井”电站。我国的地热资源比较丰富，主要分布在西藏、云南与台湾等地。我国每年直接利用的地热资源量居世界首位。

西藏“羊八井”地热电站

云南大理地热国

（6）生物物质发电

丹麦是世界上第一个研究开发生物质发电的国家。1973年的石油危机促使需要依靠大量石油进口的丹麦进行生物质发电的研发工作。在政府大力扶持下，于1987年丹麦建立了世界上第一个秸秆生物燃烧发电厂。到目前为止，丹麦已经有130多家秸秆发电厂。我国是个农业大国，有着丰富的秸秆。国家发改委大力支持发展生物质发电项目。河北晋州的秸秆发电项已经上马，其他省也紧紧跟上。不久的将来，我国生物质发电项目将会在全国遍地开花。还有利用牛粪产生沼气发电也大有前途。

河北晋州的秸秆发电厂

广西隆安的生物质发电厂

沼气发电厂节能的意义与途径

1、节能的意义

在当前能源日益紧张的态势下，节能是解决能源矛盾的重要措施。对我们这样的人口众多、能源资源相对不足、经济相对欠发达的发展中大国来说，尤为重要。而且，在节能的同时，会减少对环境的污染，所以，

节能既可以解决能源不足的矛盾，又可以解决环境污染的问题，“一举两得”。

2、节能的途径①推进产业结构调整，严格限制高能耗、高耗材、高耗水的产业发展，加快构建节能型产业体系；②推广节能技术；③加快实施节能工程：我国正在实施替代石油、热电联产、余热利用、建筑节能等十大重点节能工程。我国奥运游泳馆“水立方”是具有当今世界上最大的节能膜结构的建筑；④加强节能管理：其中包括制定鼓励节能的财税政策，强制采购节能型产品的制度，积极推进优先采购节能产品等措施；苏州市在2008年与2009年两年由政府补贴，大力推广与使用节能灯,取得了良好的效果。⑤倡导社会节能意识：大力倡导节能文化，大力宣传与普及节能知识，建立全社会节能的长效机制。一切从我做起，一切从小做起。

北京水立方美丽的夜景

北京水立方—绿色环保游泳池谢谢大家!欢迎交流！世界能源储备状况资料来源：中国可再生能源发展项目

22040-2050年全球可再生能源将取代常规能源，占主导地位。3风能作为一种天然能源，以其蕴藏量丰富，永不枯竭，清洁无污染，可开发利用而受到青睐。4太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性等优势，是理想的替代能源。1全球石油、天然气、煤、铀储量利用年限分别为40、50、200、60年。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳的总辐射能量约为3.75×1026W。太阳能辐射到地球大气层上界达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳每三天向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。

太阳能简介：

太阳向宇宙空间辐射出巨大的光热能量此图根据蒲提斯的太阳系形成理论所绘

地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路：直接反射52000×109kJ/s以热能方式离开地球81000×109kJ/s水循环40000×109kJ/s大气流动370×109kJ/s光合作用40×109kJ/s太阳能流图太阳能利用概况和特点太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m2，相当于有102,000TW的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。

太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。

它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。太阳能利用的方式人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。现在太阳能的利用包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。例如：太阳能照相机太阳能电视机.太阳能空调器太阳能冰箱。太阳能电话太阳能电池太阳能热水器太阳能电池利用原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：

负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。图中，正电荷表示硅原子当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。太阳能和其它能源的对比

太阳能是真正取之不尽，用之不竭的能源。而且太阳能利用绝对干净，不产生公害。所以太阳能被誉为最理想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电变换来实现。（储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性、利用的经济性）例如：热水器对比太阳能热水器和燃气热水器相比，太阳能热水器是一次性投资，受益15年；节约能源，而且安全方便无污染，是当今社会理想的“绿色”节能产品。

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。再者，太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于人类历史来说，太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的。虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀，但相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。

太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎不产生任何污染，加之其储量的无限性，是人类理想的替代能源。

一是太阳能取之不尽，用之不竭，而且在接收太阳能时不征收任何“税”，可以随地取用；二是在目前的技术发展水平下，有些太阳能利用已具经济性，如太阳能热水器一次投入较高，但其使用过程不耗能，而电热水器和燃气热水器在使用时仍需耗费，因此说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

地球上太阳能资源的分布：分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量（单位为千卡/平方厘米·年或千瓦/平方厘米·年）和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富的地区。

我国是太阳能资源丰富的国家，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。我国西藏、青海、新疆、甘肃、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太阳能资源丰富的地区之一，四川盆地、西湖地区、秦巴山地是太阳能资源低值区，我国东部、南部、及东北为资源中等区。我国太阳能资源分布资源丰富带：

西藏西部、新疆东南部、青海西部、年日照时数为280--330小时，年辐射总量为160--200千瓦/平方厘米·年。

资源较丰富带：

西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、内蒙古西北部、河北西北部、年日照时数为3000-3200小时，年辐射总量为140--160千瓦/平方厘米·年。高原风光资源一般带：

新疆北部、甘肃东南部、山西南部、陕西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、年辐射总量为140--160千瓦/平方厘米·年。湖南、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江、年日照时数为1400--2200小时，年辐射总量为100--120千卡/平方厘米·年。资源贫乏带：

四川、贵州、年日照时数为1000-1400小时，年辐射总量为80--100千卡/平方厘米·年。太阳能利用所涉及的技术问题：1、太阳能采集2、太阳能转换3、太阳能贮存4、太阳能传输

世界各国太阳能利用：世界各国都在开辟通向持久能源的道路，太能源技术在这些方面都有较大优势。它对环境的影响最小，可替代部分常规能源，增加能源供应的安全性和可靠性；例如在欧洲大部分地区，环保的考虑推动着太能源技术的开发。太阳能被公认为是一种极好的替代能源，它的利用有助于降低二氧化碳的排放和环境保护。有些国家利用鼓励办法来促进太阳能技术发展。在奥地利，联邦、省和某些地方对太阳能装置提供直接的财政资助和鼓励；在芬兰，公司可以申请政府给予新太阳能装置高达总成本35％的补助，而家庭可申请20％的补助。其它还有一些补助的方式，如比利时对公共建筑改造的资助，德国和其它国家的减税和折旧补贴等。尽管受到常规能源低价的影响，世界很多国家中，太阳能装置市场仍然持续增长。在丹麦有十几家公司生产主动太阳能加热装置。在很多国家中，消费者对太阳热水器的兴趣正在增长，而且在技术和降低成本方面也有较大进展。

德、美、日等政府具体政策与激励方式资料来源：招商证券太阳能利用的前景目前，太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳能电池变换效率最高，已达２０％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到１０％，每瓦发电设备价格降到１－－２美元时，便足以同现在的发电方式竞争。当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多。如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳能电池，光电变换效率可达３６％，快赶上了燃煤发电的效率，但是由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。思考题：

取一个横截面积是3×10-2m2的不高的圆筒,筒内装水0.6kg，用来测量射到地面上的太阳能，某天中午在太阳光照射2min后，水的温度升高了1℃.1、计算在阳光直射下地球表面每平方米每分钟内获得的能量。2、计算每秒内地球表面所接受的太阳能。3、已知射到大气顶层的太阳能只有43%到达地面，另外57%被大气吸收和反射，而未到达地面。你能由此估算出太阳的辐射功率吗？地球表面每平方米每分钟获得的能量为：地球表面每秒内接受的太阳能为：2RR日地地球公转轨道太阳的辐射功率为：地球公转轨道太阳能研究热点\方向大幅度降低太阳电池组件成本薄膜电池技术太阳能光伏建筑集成热水器仍然是热利用的最大市场太阳能空调降温及太阳能建筑太阳能热发电我国的开发现状和前景中国能源研究会理事长黄毅诚近日提出，应加速开发无污染、可再生的太阳能资源，力争到２０２０年建成５００万千瓦的太阳能发电容量，使太阳能成为我国最大的可再生能源。北京太阳能研究所研究员赵玉文用“近有实效，前有远景”来形容太阳能资源在我国的开发现状和前景。我国的开发现状我国目前具有１．５万千瓦的太阳能发电容量，虽然光电成本仍然高于煤电，但在边远地区，与拉设电网相比，小型太阳能发电设施仍然相对便宜适用，在西藏地区已经有７个县靠太阳能解决了用电困难。另外，太阳能热水器已经成为国内太阳能利用中应用最为广泛、产业化发展最迅速的领域，１９９８年我国的热水器产量就已占据世界第一位，去年这个产业的总销售额达到３５亿元。我国的开发前景随着当前世界光电技术及其应用材料的飞速发展，光电材料成本大幅下降，光电转换率不断提高，这将带来太阳能发电成本的大幅度下降。据黄毅诚预计，不到１０年，太阳能发电的成本就会接近或低于煤电，这将有利于我国太阳能资源的开发。现在，在美国、德国这样的发达国家，光伏发电、风力发电等可再生能源的地位已经从原来的补充能源上升为重要的战略替代能源

国内以煤炭为主的能源结构对大气环境的威胁日益严重，目前我国二氧化硫和二氧化碳排放量已经分别居世界第一位和第二位，而二氧化硫排放量的90%、烟尘和二氧化碳排放量的70%都来自于燃煤那么，怎样让自己的能源结构变得更清洁呢

太阳能中国太阳能产业的历史只有十年左右的时间，很多人并不知道，就在短短十年的时间里，中国已经迅速成为全球最大的太阳能生产国，在光电和光热设备这两个领域，中国已经占据了全球3/4以上的生产份额。而且，福布斯杂志新近公布的中国内地富豪榜中，排名第一的施正荣也是来自太阳能电池行业。（施正荣，男，祖籍江苏扬中市。现任无锡尚德电力控股有限公司董事长兼CEO。是中国太阳能光伏产业的领军人物。）

一个由24块太阳能电池板组成的方阵，是一个2000瓦左右的小型太阳能光伏独立电站，它为这个社区的景观灯、草坪灯提供充足的电力保证。优点太阳能发电被称为是理想的发电方式，只要有阳光，太阳能电池板上就能产生电流，直接把光能转换成电能没有传动部件，没有噪声，不经过任何中间步骤，所以发电过程中不会产生任何污染或者废弃物存在的问题（主要是成本）一盏太阳能庭院灯，大概要4000元，而一盏太阳能路灯，就要10000多元。一套3千瓦的太阳能发电系统，一次性投资高达18万元，按照目前的电价，这笔钱可以使用100多年。应用现状95%的出口在欧洲和美国。上届德国世界杯足球赛的其中一个赛场，凯泽斯劳滕足球场，其屋顶是一个1兆瓦的太阳能光伏电站，这是目前世界最大的足球场太阳能屋顶发电工程，也是德国世界杯一个重要的绿色环保项目，这些太阳能电池板就是由中国公司提供的。国内光伏发电的市场发展比较迟缓，我们的产业目前靠国际市场拉动。2005年全世界总的太阳能电池生产量是1800兆瓦，中国这一年，生产了145.7兆瓦，大概是8%的样子.但是在国内的销售只有5兆瓦左右，所占比例不到4%，其余96%的太阳能电池出口到了国外市场。这就出现了一个产业和市场分离的现象。更严峻的问题是,根据德国的产业政策，到2007年底，德国所需的光伏电池和组件将有90%左右来自本国企业，引发本轮爆发式增长的市场大门将向中国企业逐渐关闭。德国太阳能发电的补贴价格是每度电不低于45.7欧分，安装在屋顶的太阳能电价则高于54欧分，太阳能发电的补贴价格超过普通电价10多倍。这样投资光伏电站，上网以后，大概在8到10年能够收回投资，而太阳能电池的使用时间至少在25年以上，那么剩下的时间就是完全赚钱了。

2004年，德国的太阳能发电总装量达到了363兆瓦，2005年的安装量达到了870兆瓦，占世界装机总量的40%，成为世界上太阳能光伏发电发展最快的国家。按欧盟的规划，2010年之前，太阳能发电装机将达到3000兆瓦，然而照目前的速度，将远远突破这个目标。国外经验:补贴小结太阳能电池既不必消耗现有的矿物能源，又不污染环境，一看就知道是中国迫切需要的好东西。但是，拥有世界先进技术的中国太阳能电池企业，却墙里开花墙外香，遭遇到了守着金饭碗讨饭吃的尴尬。太阳能电池遭遇的尴尬表面上看因为它的成本过高，但这个理由经不起仔细推敲，欧洲人比我们还会打算盘，区别在于我们和欧洲人计算回报的方式不一样：我们在计算回报时只考虑了太阳能电池节省了多少电钱，但欧洲人把修复环境的代价也计算到了收益里面。谢谢大家!欢迎交流！光伏技术

1958年中国从开始研制第一片晶体硅光伏电池以来，到现在已整整走过了五十年。中国光伏发展经历了从无到有、从空间到地面、由军到民、由小到大、由单品种到多品种以及光电转換效率由低到高的艰难而辉煌的历程。光伏技术的目标独立电源→并网电源特殊能源→补充能源补充能源→替代能源替代能源→主力能源太阳能光伏发电了解程度

比较了解听说过第一次听说太阳能光伏发电产业链结构资料来源：REC招商证券整理产业现状由于市场需求急速扩张，导致整个产业格局呈现倒置漏斗形状，产业链上游分布企业较少且扩产速度慢，原料供应成产业发展瓶颈。全球仅有REC、BPSolar、Q-Cells、Sharp等公司有能力进行完整产业链上的运作。产业链中上游为太阳能级多晶硅生产企业，其次为硅片生产企业，下游为电池片生产企业、电池组件系统制造企业。下游企业扩产过快，原料供应不足导致短期产能过剩。原料价格上涨、供应不稳定是国内企业所必需共同面临的困难。我们认为短期产能过剩为供应稳定的企业提供了资金以及技术上积累优势，有望成长为行业龙头企业。7大厂家硅原料供应现状晶体硅原料厂基本由日、美、德等国家控制。前7大厂家晶体硅产量占世界总产量95%以上。资料来源：招商证券05年分布状况06年预计分布状况国内主要光伏企业所处位置资料来源：招商证券目前国内仅有新光硅业以及洛阳中硅有可能在2006年产出太阳能级多晶硅。晶体硅需求远大于供应。而电池片厂家超过12家，组件以及系统制造厂家超过90家，产品90%销往国外。光伏技术评价的基本指标每平方公里的年发电量？每度光伏电电价是多少？正常运行多少年？年维护成本是多？光伏技术进步的方向高效率：理论效率与实际效率长寿命：理论、实际寿命，加速老化试验的理论依据高可靠：光聚合，光老化的机理低成本：原料成本、工艺成本、管理成本零污染：污染的产生与治理，清洁生产光伏进步的内容：硬件方面光伏材料：晶体材料、薄膜材料、辅助材料等光伏器件/组件：各种光伏电池，各种光伏组件；刚性、柔性配套系统ＢＯＳ系统部件：各种逆变器、控制器、蓄电池系统应用：空间、地面、BIPV、并网、荒漠电站、滨海电站科学实验装备、生产装备及检测分析装备软件方面光伏基础研究（研究机构）；计算机仿真优化软件；书刊、杂志、多媒体、政策、法规及规划研究；标准化及标准化管理系统；光伏技术教育和培训。现状—国际市场美国:政府级阳光发电计划美国&欧洲:百万屋顶光伏计划日本:屋顶光伏计划印度:大规模太阳电池发展方向:并网发电和与建筑结合供电

现状—国内市场西藏那曲安多县100kw光伏电站多省大规模家用光伏电源兰-西-拉光缆干线工程塔中输油输气管道阴极保护先伏电源系统西藏广播电视发射接收工程发展方向:巩固封闭发电系统

开拓并网发电系统光伏国际市场需求增长预计资料来源：EPIA

招商证券整理欧洲市场需求增长预计资料来源：EPIA招商证券整理国内光伏市场需求5年增长趋势资料来源：招商证券按照目前太阳能发电组件3.8-4.3$/Wp的造价简单推算，中国在光伏发电设备的投资总额将高达160亿元。国内市场需求长期增长趋势资料来源：中国可再生能源发展项目招商证券整理

光伏发电成本预期光伏发电技术要求分析光电转化技术并网技术电能存储技术电能传输技术光伏发电瓶颈分析固定资产投入巨大

原材料成本高光能转化效率低传输过程能耗高蓄能能力差政策关键性“太阳能发电的高成本是目前制约太阳能光伏发电的主要原因。而政府的政策制定对推动光伏产业发展有着举足轻重的作用。只有规模化生产才能降低成本，因此政府鼓励大规模太阳能发电项目是降低太阳能发电成本的有效解决方式。”

——马胜红中国科学院电工研究所研究员“我国光伏产业目前的快速发展是靠国外快速发展的光伏市场拉动的，……外国光伏市场可以拉动我国的光伏产业，但拉动不了我国光伏市场，我们自己的问题只能靠我们自己的政策来解决。”

——李永生中国科学院广州能源所中科天圣科技有限公司董事长光伏发电优点清洁安全广泛资源充足长寿命优点潜在的经济性光伏发电系统所面临的关键技术

光电池组件的系统结构光伏阵列的最大功率跟踪并网逆变器的类型孤岛保护技术

电能的双向计量

夜间零耗电技术电磁兼容性

其他的安全问题(如防雷)等光伏系统待研究课题

提高光伏器件的光/电转换效率2降低光伏器件的初投资费用3改进光伏模块性能1新型高效光伏电池的创新研发5住宅光伏系统的联网运行6光伏器件的节能生产工艺流程4以及光伏系统设备的标准化等7总结道路是曲折的前途是光明的光伏技术现状与发展趋势1839195919601975首次发现光伏效应多晶硅太阳能电池问世;硅太阳能电池发电首次并入常规电网美国制作出非晶硅太阳能电池光伏技术现状与发展趋势198019902007太阳能电池开始规模化生产奠定了规模化工业生产的技术基础太阳能光伏发电生产能力达到创纪录的100万千瓦光伏技术现状与发展趋势太阳能电池分类三大类晶硅太阳能电池下一代新型太阳能电池薄膜太阳能电池灵活多样绿色环保安装方便运营、维护费用光伏技术现状与发展趋势光伏电池应用特点光伏技术现状与发展趋势我国太阳能电池技术与国外先进水平差距：12薄膜太阳能电池产业化和应用技术3晶硅电池高端设备和薄膜电池制造设备多晶硅提炼技术与先进水平全球光伏产业现状及趋势1在过去15年中,全球光伏产业以25%的年均增长率成长22003年欧洲光伏市场的迅速启动,2004年、2005年市场供不应求32007年世界光伏电池产量达到3500MW，比2006年增加了40%。42010年～2020年全球光伏产业年增长率将达34%，年安装量将达到11.34GW全球光伏市场现状84%2%7%7%84%7%7%2%并网发电消费产品和服务离网工业应用农村电气化全球光伏市场趋势全球高速增长；多元化需求局面已经出现；并网发电依然占市场需求主体；光伏与建筑一体化将成为未来发展趋势。光伏市场现状及趋势我国市场规模较小,“送电到乡”工程、各类照明示范工程等为主要需求；市场应用慢慢起步,光伏产品主要用于边远地区。。我国光伏产业现状（1）电池产量2007年国内太阳能电池产量达到1088MWp（其中非晶硅电池为28.3MWp），比上年增长148.1％，超过日本（920MWp）和欧洲（1062.8MWp），成为世界第一大太阳能电池生产国组件产量2007年我国光伏组件产量也达到世界第一。据不完全统计，截至2007年底，国内光伏组件产量达到1717MWp，比上年增长138％。我国光伏产业现状（2）上市企业自2005年起，不到两年时间，相继有10家中国光伏企业在海外上市。分别为无锡尚德、浙江昱辉、苏州CTS、江苏林洋、常州天合光能、河北晶澳、南京中电、保定英利、江苏浚鑫、江西LDK。发展迅猛2007年国内从事太阳能电池的生产企业达50余家，硅锭/硅片生产厂家超过70家，光伏组件生产企业共计200多家。我国光伏市场现状光伏发电送电到乡、照明示范工程、04深圳园博园、08奥运场馆、2010上海世博会场馆07年光伏系统安装20MWp，是光伏电池产量1.84%，累计安装100MWp，占世界1%我国光伏产业存在的问题研发投入不足产业链发展失衡市场发展缓慢发展环境有待改善存在问题无序发展严重我国光伏发电面临的挑战是否5~10年内太阳能电池效率提高到降低成本所必需的水平是否5~10年内中国不仅是太阳能电池的制造大国，还成为光伏发电的应用大国挑战是否成本在5~10年内降到常规发电的水平我国光伏产业存在的政策建议1234明确光伏发电在我国能源产业中的战略地位降低成本、能耗,抓好薄膜光伏电池开发和产业化加强产业管理,培育具有国际竞争力的大型企业建立和完善鼓励太阳能光伏产业发展的激励政策与机制光伏发电的成本与竞争力

光伏发电的成本确实尚不能与常规发电竞争,但是在评估其竞争力时,应考虑下列因素:光伏应用的类型与场合,光伏发电与什么竞争,有无替代品;光伏系统安装地理位置、初始投入成本及预期寿命;常规发电没有计入引起的环境污染、气候变暖和其他影响的“额外”成本；光伏技术的进步和生产规模的扩大正逐步降低光伏发电的成本。1234萌芽期（1958-1980年）1958年天津十八所、中科院半导体所分别设立太阳电池研究课题。1960年天津十八所用酸洗冶金硅粉熔成多晶硅绽，制成的太阳电池雏形，效率为1%。1962年天津十八所和半导体所各自试制成P+/n型单晶硅电池，效率6-8%。1963年-1964年间，十八所和半导体所紧密交流合作，P+/n电池效率突飞猛进。10×20mm2电池效率稳定在12-13%。1968年半导体所承担空间太阳电池预先研究。十八所开展地面应用研究,曾为海岛驻军和唐古拉山无人气象站试制过10～20瓦级组件。1969年半导体所停止硅太阳电池研发。我国第一颗装备太阳电池的卫星——实践1号由天津十八所完成研制生产，卫星上装有1400多片1020mm2P型1Ω.cm电池，AMO效率10%。中国光伏的发展（萌芽+幼苗+成长期）1971年实践1号发射升空，在整个8年的寿命期内，太阳电池功率衰降不到15%。1971年西安交通大学开始晶体硅太阳电池研究。1973年天津十八所为天津航道局装备十多只太阳电池航标灯，每只1千瓦，首次使用硅橡胶囊封构，成功地运行在高盐雾环境数年之久1973年天津十八所，长春应化所等开展以聚酰亚胺膜为衬底的硫化镕薄膜电池研究，效率最高6%。但在潮湿环境下衰降难以克服，几年后先后终止了研发。70年代中期，上海长宁电池厂开始搞太阳电池，经十多年发展壮大，后来组成上海航天局811所，先后为我国风云一号气象卫星，资源一号卫星，风云三号卫星等低轨道卫星研制生产太阳电池阵。天津十八所重点为东方红二号、东方红三号、东方红四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。1975年南开大学开始进行非晶硅薄膜太阳电池的研究。1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂，电池制造工艺模仿十八所早期生产空间电池工艺。真空蒸发Ag-Al制作电极，蒸发一氧化硅作减反射膜。光电转換效率达10%。1975-1976年西安交通大学为华山气象站研制二台气象站用光伏电源1977年美籍学者方宝贤博士（波士顿学院教授）回国探亲，扶植起1971年成立的云南师范大学太阳能研究所，研发成功绒面、双面化学镀镍电极的低成本电池。1979年中国太阳能学会成立大会在西安召开。光伏专委会成立。1418所李文滋总工任首任专委会主任。1980年光伏委员会在杭州举办首届学术会议。幼苗明（1981-2000年）1981年首届中国光伏大会在北京举行。由中国航天学会光电专委会、中国电源学会物理电池专委会联合发起。1981年光伏专委会在云南师范大学举办首届光伏培训班。1982年高教部成立“地面太阳电池协作组”。西安交通大学、南开大学、四川大学、北京大学、浙江大学、南京工学院、北京工业大学、兰州大学、山东大学、武汉大学十所高教部直屬大学参加。进行地面用低成本晶体硅电池和非晶硅薄膜电池的研究。1982年国家科委制定“1981-1985年第六个五年计划”中首次列入光伏科技攻关项目。1982年国家科委成立“中国光电技术中心”原浙江科委昌金銘副主任首任中心主任，开始了单晶硅/多晶硅电池和光伏系统应用的研究。80年代后期开始引进太阳电池设备，丝网印刷电极取代蒸发或化学镀电极 华美光伏电子公司引进Spire公司一兆瓦生产线云南半导体厂引进加拿大1MW生产线宁波及开封购进1MW产能部分设备哈尔滨克罗拉公司购进1MW非晶硅设备1986年国家计委在农村能源“1986-1990年第七个五年计划”中列出专题《太阳电池》，全国有6所大学和6个研究所参加。进行了晶体硅电池、ＢＯＳ配套及应用系统的研究。

1986年科技部组织北京有色总院、南开大学、山东大学等进行非晶硅薄膜电池科技攻关。1986年由电子部六所建造的第一个0．56ＫＷ风光互补系统在内蒙赤峰建成1989年由电子部六所建造的第一个10ＫＷ光伏电站在西芷高原落成。从1986至2000年，中科院电工所做了许多小型户用光伏发电系统和10