太阳能发电技术论文精选(九篇)

第1篇：太阳能发电技术论文范文

关键词：教学改革；太阳能发电；MPPT；MATLAB仿真

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0013-02

对能源危机和环境的日益关注，使用可再生能源发电得到理论研究人员和工程技术人员的广泛关注和深入探讨。在可再生能源系统中一个重要的议题是太阳能能源系统。而太阳能发电系统与电力电子课程有着紧密的关联，因此在“电力电子技术”教学创新过程中可以把太阳能发电系统放置在电力电子学的应用介绍中，这使课堂理论教学与社会发展和社会热点更加契合，也能使电力电子学更有吸引力。

普通的教学方法通常采用纯理论方式，其缺点是：在大学生电力电子的课程中，学生对于实验中突然出现的现象和对系统元件的探索缺少关注，很难达到良好的教学效果和知识传授。而太阳能控制系统的课程设计具有较强的实践性，实验环节尤为重要，由于受到实验设备、实验人员和实验条件等的限制，传统的实验教学很难开展，但是软件仿真虚拟实验则没有这方面的限制。因此，本文提出了基于MATLAB/ SIMULINK仿真软件对太阳能发电系统进行仿真研究，包括MPPT算法和变流器的拓扑设计，帮助学生加深对电力电子基础理论和应用系统设计知识的理解，填补基础理论教学与实际应用之间的断带，掌握利用仿真技术进行辅助分析与设计的技能。

一、太阳能发电系统

电力电子电路主要包括四大类：整流电路（AC-DC变换）、斩波电路（DC-DC变换）、逆变电路（DC-AC变换）、交流电力控制及交交变频电路（AC-AC变换）。与太阳能发电系统密切相关的为斩波电路和逆变电路。本文介绍的太阳能发电系统运行在离网模式，主要变流器为DC-DC变换，所以本文着重介绍斩波电路。在教学设计上，学生初次接触电力电子应用实例，实际的感观并不多，对太阳能发电系统各个模块理解有些困难，因此本文提出了一种精简的太阳能发电系统，从而达到电力电子技术教学的目的。太阳能发电系统的拓扑如图1所示。[1]它由光伏电池板、升压斩波电路、MPPT控制器和负载组成，下面详细介绍各部分的作用。

太阳能电池是太阳能发电的能量转换器件。其原理是光生伏打效应，当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子-空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。[2]

太阳能电池后级一般采用Boost电路进行DC/DC变换。[3]由于在太阳能发电系统中，太阳能电池的输出功率受多种因素影响，如太阳光照强度、环境温度。在不同的环境下，太阳能电池的输出曲线是不同的，相应的最大功率点也不同。日照越强，太阳能电池能够输出的功率越大；本身温度越高，其输出功率越小。在特定的日照强度和温度条件下，太阳能电池具有唯一的最大功率输出点（MPP），也只有工作在最大功率点才输出最大功率。

根据太阳能电池特性，有以下几种最大功率点跟踪方法：CVT法；基于扰动的自寻优控制算法，主要有扰动观察法、电导增量法等；基于优化模型的控制算法，主要有短路电流检测法、开路电压检测法、电流扫描法等；基于人工智能的处理算法，主要有模糊控制、人工神经网络等；负载电流/电压最大法。扰动观察法是目前研究最广也是应用较为普遍的控制算法之一。其原理是每隔一段时间对太阳能阵列的工作点实施扰动，然后测量其功率变化，与扰动之前的功率值相比较，若功率值增加，则表示扰动方法正确，可朝同一方向扰动；若扰动后的功率值小于扰动前，则往相反的方向扰动。由于扰动观察法结构简单，跟踪算法简单，容易实现，容易被接受和理解，所以采用扰动法进行最大功率点跟踪。

二、仿真实例

为了构建与实际相符合的教学场景，引入仿真软件MATLAB/

SIMULINK，利用 MATLAB/ SIMLINK软件构建电力电子电路进行仿真演示，电力电子变换与控制领域的典型开关电路均可建立仿真模型，通过对模型的仿真，可直观展示各种参数变化对电路波形的影响以及数值计算，可以为教学现场营造一种真实的电力电子电路工作场景，能够有效地弥补传统教学方式的不便和不足，学生能够全面准确理解教学内容。同时，在电路仿真时，可以模拟各种电力电子器件故障，如开路、短路等，能够清晰地展示各种电力电子电路的工作过程，使学生能够直观、全面地掌握课程学习内容，同时将学习活动情境化、趣味化，大大加深了学生对所学知识的理解，使学生能够将隐性的理论知识转化为显性的技能。[4]因此，将MATLAB仿真软件引入太阳能发电系统课程设计的教学，可以充分利用MATLAB的强大运算与图形化功能，提高课程教学质量与教学效果。

1.太阳能电池内部特性MATLAB仿真

太阳能电池的I-V特性随光照和电池表面温度的变化而变化。单个太阳能电池的输出伏安特性表达式为：

（1）

式中：I――太阳能电池输出电流；U――太阳能电池输出电压；Iph――光生电流；I0――二极管反相饱和电流；K――玻尔兹曼常数（K=1.38×10-23J/K）；q――电子的电荷量（q=1.6× 1019C）；n――二极管特性因子；RS――太阳能电池的串联电阻；Rsh――太阳能电池的并联电阻。

根据太阳能电池内部特性，结合式（1）在MATLAB/ SIMULINK仿真实验平台中建立太阳能电池内部特性仿真模型，如图2所示，对太阳能电池的输出特性进行实验研究。本案例初步设置光照强度Sref为400W/m2，温度Tref为25℃，电池开路电压UOC为66V，峰值电压Um为54.2V，短路电流ISC为25.44A，峰值电流Im为23.25A。

2.占空比扰动法的MATLAB仿真研究

干扰观测法算法简单且易于硬件实现，所以被广泛地应用。经典干扰控制法步长不易确定，如果步长大可以较快跟踪到最大功率，但在最大功率附近振动较大。如果步长较小，虽然在最大功率点附近振荡较小，但跟踪的速度又太慢。在本案例中，采用PWM信号占空比D作为控制变量，相对于干扰观测法，占空比扰动法由于直接把占空比作为控制变量，只需要控制一个参数，从而使控制器简单化。[5]图3为MPPT模块的MATLAB仿真模型。

3.太阳能发电系统MATLAB仿真模型

在建立太阳能电池内部特性模型及MPPT模块模型后，在SIMULINK中建立太阳能发电系统整体仿真模型，该模型采用光照强度S和温度T作为输入，以流过负载的电流I和负载两端的电压U作为输出来进行仿真。将电路元器件模块按太阳能发电系统结构图连接起来组成仿真电路，如图4所示，主要由太阳能电池板模型、升压斩波电路、MPPT模块、负载（500Ω电阻）组成。

4.仿真结果分析

太阳能电池板输出电压（左）、电流（右）波形如图5所示，图6左右分别为负载电压和电流波形。由仿真结果可以看出，给定参数的太阳能电池在光照强度Sref为400W/m2，温度Tref为25℃条件下，输出电压为78V，输出电流为9.7A，负载电压为550V，电流约为1.1A。由图5、图6可见，电池输出电压、电流在1s前已达稳定，说明Boost电路实现太阳能发电系统最大功率点跟踪是可行的。此仿真模型和仿真结果有利于本科生学习太阳能发电控制系统和理解相关电力电子技术。

三、结论

以太阳能光伏发电系统为案例，基于MATLAB仿真平台设计的“电力电子技术”教学模式，不仅在教学方式上进行整改，并且在教学内容上也进行了改革创新，形成理论与实践并进，理论与仿真相结合的教学新思路和新模式。一方面改善了教育质量，提高了学生对课堂学习的兴趣，另一方面向学生介绍了新能源，增强“电力电子技术”吸引力的同时使学生拥有更多的实践经验，帮助学生加深对电力电子基础理论和应用系统设计知识的理解，掌握利用仿真技术进行辅助分析与设计的技能。

参考文献：

[1]P.Bauer，W.Kolar.Teaching Power Electronics in the 21st Century[J].EPE Journal，2003，13（4）：43-50.

[2]汪义旺.MATLAB仿真在光伏发电技术实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（7）：177-179.

[3]李京，胡仁杰.光伏电池在Boost电路中的最大功率跟踪[J].电气技术，2013，（4）：21-24.

第2篇：太阳能发电技术论文范文

论文摘要：从技术创新生态系统的定义出发，阐述其特征与功能结构，并由此发展出全球化自然生态系统的概念，阐述其特征结构与实施必要性。并在当前提倡低碳社会的背景下，以太阳能产业为例，对GIES环境下的我国太阳能产业发展进行分析，并提出建议。

1、创新生态系统

创新是指以科学技术为基础创造出新型的经济价值和社会价值。为了强化国际竞争力，解决地球规模的问题，就必须将科学知识、技术、手段转化为经济和社会层面的价值，其原动力即为创新。在创新的过程中，构思设想于各阶段间循环反馈发展进化，将牵涉到大量的经济要素与社会要素，具有复杂性和不确定性。这种综合性的复杂系统表现为创新生态系统。

创新生态系统是"面向客户需求、协作R&D、知识产权许可、技术标准合作、战略联盟"为核心的基于构件模块的知识异化、共存共生、协同进化的创新体系，具有类似自然生态系统的基本特征。

创新生态系统的结构，由起点的研发理论，战略构想为基础，通过大学，企业，学术机构等各领域的研究开发，确立创新思维体系的核心部分。而创新思维的实证，则在各式各样的创新型网络相互作用的"场"内进行。创新型网络是围绕创新思维形成的各种正式与非正式协作关系的总结构，连同各种各样的经济要素和社会要素形成了"场"。在网络化的"场"中，人才，资金，情报等创新要素相互作用，促进创新的进程，同时相应的"场"也随之变化。即在动态变化的"场"中进行创新过程。

2、全球化创新生态系统的结构

2.1通过创新生态系统解决全球化问题

在全球化进程加速和愈演愈烈的国际竞争背景下，各个国家为了维持自身发展，争相推进国家创新生态系统（National Innovation Ecosystem，NIES）的结构扩展。为了解决全球性问题，实现可持续发展的目标，各国的创新生态系统推广到国家所在地域范围，进一步推广到全球层面，构筑全球化创新生态系统，成了当务之急。

2.2全球化创新生态系统的框架结构

全球化创新生态系统（Global Innovation EcoSystem，GIES）不局限于各国国内，在世界规模的系统环境下，科学技术、市场、社会、人才、制度、资金等积极地相互作用，积极推进国际性的生态系统结构的形成，实现社会和地球的可持续发展。

GIES主要由三方面的要素构成。

(1)"场"的推动要素，即科学技术、市场和社会。

(2)"场"的构成要素，即人才、制度、资金。

(3)"场"的构成要素的调整，国际协作框架下的公共部门以及企业部门。

三方面的要素相互作用，促成创新过程，通过对已有实例的分析，把握动态要素的活动方向，可以对GIES下的新型创新项目提供支持。

3、全球化创新生态系统环境下中国太阳能产业的发展动向

3.1 GIES环境下中国太阳能产业的不均衡问题

中国太阳能产业近几年来虽呈现出较快的发展势头，但发展速度依然缓慢，太阳能产业与市场间存在着巨大的不均衡，不符合可持续发展前提下的能源计划与环境产业的步调。总结起来，主要有以下两个方面：

国内太阳能市场的发展程度远低于产业自身发展，对中国能源产业产生不利因素的同时，也不利于维持太阳能产业的健康发展。太阳能产业的成长不仅需要一个良好的国际市场环境，更重要的是拥有一个良好的国内市场。国内市场的成长不仅为国内产业提供新的成长空间，还将解决非太阳能用电区域内的电力问题，对改善中国能源结构有着重要的意义。

研究开发能力和自主创新能力的脆弱。近年来，多数企业设置自身的研发中心，并与国内外的大学和科研机关进行紧密的合作，各级政府在太阳能的研究领域投入也明显加大。中国太阳能领域的科研能力不足，产学研交流不足的情况得到了一定的缓解。但是技术水平和人才培养结构的落后，中国太阳能产业的研发能力依然很薄弱，同时存在自主创新不足的问题。企业技术人才的明显不足，导致了对国际先进技术的消化，吸收和更新更加困难。在激烈的国际竞争氛围下，加速人才培养，提高中国自主创新能力是当务之急，也是重要的战略性任务。

3.2 GIES环境下对中国太阳能产业发展的建议

GIES是NIES基础上的逐步扩展，当前国际太阳能产业的高速发展带动了中国太阳能产业，给中国太阳能产业提供了一个良好的国际氛围。这也要求中国太阳能产业在拓展海外市场的同时，应该优先健全国内市场，积极调整国内市场结构，加强投入力度，加大政策扶持，以内在市场推动海外市场发展，真正成为太阳能产业的大国强国。所以，针对GIES环境下，中国太阳能产业提出以下建议：

强化太阳能发电的战略研究。集合专家学者对世界与中国的能源形势进行深入研究，准确捕捉世界太阳能发电的发展趋势和行进路线。据此规划中国太阳能发电产业的中长期科学发展计划，并且该计划与低碳社会和可持续发展的要求相一致。

强化支援太阳能发电技术，科学技术的进步是太阳能发电成本削减的重要因素之一，加大科技投入，加强中国太阳能技术力，加速太阳能成本的削减。重点支援多晶硅制造的核心技术开发，提高中国太阳能电池多晶硅制造技术水准。

建设部级的太阳能技术研究机构，提高中国太阳能自主研发能力。设立部级的太阳能技术研发机关，是提高中国自主研发能力的重要途径，从技术面和政策面上对太阳能发电技术和产业提供最直接的科学指导。

强化太阳能发电的宣传普及和教育，提高全民对太阳能发电的认识，同时应在大学等教育机构设立与太阳能相关联的专门学科，培养优秀人才。

强化太阳能技术的国际交流合作，尤其是在法制层面上，使中国太阳能发电的法律构造和体系健全化，强化中国太阳能发电相关法规以及实施细则的科学性和实用性。在科技，人才，资源和协议加强国际交流合作，不仅可以促进中国太阳能发电技术水平和产业水准的提高，同时也将对中国和世界的能源可持续发展和低碳社会建设做出积极的贡献。

4、结论

在全球性问题日益突出的今天，全球化创新生态系统寻求联合性的技术创新，产品交流，政策上的求同存异，推动世界市场的发展，解决社会问题。通过对太阳能产业发展动向的分析，根据先进国的动向发现中国太阳能产业尚存在的问题，结合GIES的诸要素基准，不断完善发展国内市场环境，使中国太阳能产业发展更加均衡，更加切合低碳社会和可持续发展的准则。

参考文献

【1】竹下寿英:「エネルギー技術開発政策の評価，エネルギー??資源，Vol.20， No.2 131-138 (平11-3)

【2】生駒俊明， イノベーションと国際競争力， 学術の動向， 2006 年12 月号 (2006).

【3】 David PA， Hall BH， Toole AA. Is public R&D a complement or substitute for private R&D? A review of the econometric evidence (2000).

【4】中国新能源网newenergy.org.cn/2009-2-19.

【5】李建海.太阳能的开发与我国的可持续发展(J).兰州教育学院学报2003.3:45-48.

第3篇：太阳能发电技术论文范文

【关键词】绿色建筑；空调节能；环保

一、引言

所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。众所周知，建筑物在其设计、建造、使用、拆除等整个生命周期内，需要消除大量的资源和能源，同时往往还会造成严重的环境污染问题。据统计，建筑物在其建造、使用过程中消耗了全球能源的50%，产生的污染物约占污染物总量的34%。人类自身是自然系统的一部分，它与其支撑的环境息息相关。绿色建筑（greenbuilding）正是遵循保护地球环境、节约资源、确保人居环境质量这样一些可持续发展的基本原则，由西方发达国家于20世纪70年代率先提出的一种建筑理念。

从这个意义上说，绿色建筑也就是可持续建筑。

二、暖通空调在绿色建筑中的应用

由于暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，缩写HVAC（Heating，VentilatingandAirConditioning），取这三个功能的综合简称，即为暖通空调。

1.采用蓄冷技术

前些年随着夏季用电量的激增，国内大多数省区在用电高峰期拉闸限电已成家常便饭。为了降低用电峰谷差，一种高效节能的蓄冷中央空调自上世纪90年代末期开始进入了国人的视野。这让当时很多人看到了不再受限于拉闸限电的曙光。

蓄冷技术是人类在面对能源危机时优化资源配置、保护生态环境的一项技术革新，能产生良好的社会效应和经济效益。其工作原理并不复杂：利用夜间电力低谷时段制冷，将冷量以冰或水的形式储存在蓄冷设备中；在电力高峰时段，将储存的冷量释放出来供给空调使用，达到电网的移峰填谷、节省运行电费、节能环保的目的。冰蓄冷和区域供冷除了节能环保外，更有利于社会资源的优化利用。首先，我国现在主要以火力发电为主，发电机的可调配性不强，所以很难随意控制或改变它的发电量。使用冰蓄冷技术，就可以让电厂的发电机组夜间在高效率区运行，这样就降低了它的单位煤耗。从这一点来说，冰蓄冷夜间用电提高了电厂发电机的效率。其次，冰蓄冷和区域供冷技术避开用电高峰后，其对电力资源占有率也随之降低。这就相当于把社会资源放大了，在同等的电力资源条件下我们可以供给更多的项目。反推回来，这还可以缓解国家对电力建设投入紧张的局面。

既然冰蓄冷、区域供冷技术对电力企业、国家有这么多益处，但为何得不到推广呢？主要是国家、电力企业对采用这项技术的单位鼓励、支持政策还是不够，这在一定程度上阻碍了其大面积的推广和使用。所以，国家和电力企业应该给予这项技术更优惠的政策和更大的经济支持力度。

2.大量采用太阳能暖通节能技术

太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。太阳能是除核能以外的所有能源（化石能、水能、风能、生物能）之母，人类利用太阳能的历史几乎与其本身的历史一样悠久。1904年，美国人制造出了世界上第一台太阳能热水器，从此、人类进入了太阳能利用的机器化时代。二战后，随着经济的发展、财富的增加，人民的生活品质不断提高；从而，对生活热水的需求迅速增加。上世纪七十年代，第二次石油危机发生，西方发达国家的经济受到重创，然而，无意中却为太阳能热水器的发展创造了良好的机遇。从此，在西方发达国家，太阳能热水器进入了大规模生产和使用时代。

太阳能供暖利用太阳能转化为热能，通过集热设备采集太阳光的热量，再通过热导循环系统将热量导入至换热中心，然后将热水导入地板采暖系统，通过电子控制仪器控制室内水温。在阴雨雪天气系统自动切换至燃气锅炉辅助加热让冬天的太阳能供暖得以完美的实现。春夏秋季可以利用太阳能集热装置生产大量的免费热水。太阳能供暖工程的寿命可达20年以上，一般5年内就可收回成本，长达15年以上的免费享用尽显它的经济节能本色。

系统组成：太阳能集热器；换热水箱；燃气锅炉（或者其他加热设施）；循环控制中心；温度控制器；地板采暖系统；生活热水系统。

3.地源热泵勿盲目规模化

面对我国能源日趋严峻的形势，对所有从事建筑节能工作者来说，这让我们既感受到了压力，也体会到了肩上所承担的巨大责任。在使用或推广一些节能技术时，一定要慎重，要做好相关的技术经济论证，不能盲目规模化，否则一些原本可以节能的技术或项目反而变得不节能。

以地源热泵技术为例，不可否认，该技术如果使用正确、合理，的确节能，也比较清洁。但如果不分场合、地点，不分项目、规模、性质，盲目地去运用这项技术或者规定使用这项技术，就有失偏颇。地源热泵技术，包括水源、空气源热泵技术都有它的运用范围，有使用条件限制，而并不适用于全国任何一个地方，任何一个工程项目。简单地说，地源热泵技术就是把土壤作为一个蓄热体，利用它来储存和释放热能。如果一个项目太大，不仅需要大面积地下空间来蓄能，更为重要的是，一旦冷热取存不平衡，付出的电力能耗将非常巨大。

三、结论

随着社会发展，科技进步，物质生活丰富，精神需求不断提高，人们已不再满足于简单的居住办公，而希望能有一个舒适的居住环境，高效的办公环境，暖通空调技术的发展和进步正逐步满足人们亲近自然，拥有舒适、健康建筑的需求。世界的发展和繁荣与人们开创性的思维和劳动不可分离。随着科学的发展，人类对生存环境不断认识和发现，能及时把新技术，新材料应用于现代建筑中，使我们的建筑成为真正意义上的“生态建筑”和“绿色建筑”绿色建筑的兴起为暖通空调技术的进步和发展提供了前所未有的机遇，同时，暖通空调技术的不断发展，推动了现代建筑的可持续发展，为现代建筑的发展注入了生机和活力。

参考文献

[1] 李志彬.浅谈绿色建筑中太阳辐射能的利用[J].黎明职业大学学报，2003（3）.

[2] 王如竹 ，翟晓强 .基于太阳能热利用的生态建筑能源技术[J].建筑热能通风空调，2004（1）.

[3] 孟华 ，龙惟定 .太阳能在暖通空调中的应用[J].可再生能源，2003（4）.

第4篇：太阳能发电技术论文范文

关键词：机械自动化；太阳能；光伏产业；光热产业

中图分类号：TF325.2 文献标识码：A 文章编号：

能源产业是未来三大支柱产业之一，具有高度的战略地位，直接关系到一国的国家安全，和本国人民正常的生产与生活。目前 ，煤炭、石油、天然气等传统能源日趋减少，能源问题尤其是新能源的开发利用在世界范围内受到普遍关注，各个国家在节约、高效利用传统能源的同时，积极致力于新能源的开发。由于传统能源产生的环境污染等恶劣影响，加之其它因素的变化 ，环境问题日益突出，也成为国际关注的重大问题之一。因此 ，对于无污染、可再生性强、丰富的太阳能资源的开发利用 ，就成为各国特别关注的重点。

1 机械自动化在我国太阳能领域中的应用现状分析

与其它国家一样，我国也正在致力于太阳能资源的研究、开发和利用。太阳能领域的机械化程度直接影响太阳能资源的开发和利用。但是，从现有状况来看，我国在发展太阳能的同时，存在有一些问题，需要亟待解决。

首先，在理论方面，关于机械自动化在太阳能领域的应用方便的理论研究，仍是空白，目前还未有这方面详细和系统的阐述与分析。没有理论指导和科学研究 ，实践过程中就会产生不可避免的迷茫或是重复工作。

其次，在具体实践方面，我国在太阳能领域的发展中，机械自动化程度与国外先进国家相比，普遍较低。我国在太阳能领域的机械自动化方面，没有掌握核心科技，尾气无法进行更好的闭气循环利用，无法更好、更快、更高效地利用太阳能资源。另外，随着不断发展，挖掘利用太阳能资源的设备，规模越来越庞大，

系统也越来越复杂，各个设备之间的部件联系也越来越紧密。这对我国太阳能资源利用中机械的自动化和智能化水平，提出了更高要求。

2机械自动化在太阳能光伏产业中的应用

据专家预测，在不久的将来，光伏发电将会成为发电的发展方向，光伏电能也将会成为人类用电电网的主要支柱。我国颁布了《中华人民共和国可再生资源法》，同时西方国家对于光伏产品需求的不断日益增多 ，使得近些年我国光伏产业总体容量不断扩大光伏设备销售数量也猛增。我国光伏产业有了重大的发展和突破，但与国际一流水平相比较，机械设备仍存在很大悬殊。

2.1 多硅晶提纯技术设备落后

当前，在我国范围内所投入使用的多硅晶提纯建设中，多数项目所采用的硅晶提纯技术基本采用了改良的西门子法。目前，国际的七大产商垄断了晶硅提纯最先进和关键的技术部分，他们严禁向中国产商进行转移和泄漏，这一情况使得我国产商的多硅晶提纯技术极不成熟，各种机械的自动化程度也与世界水平相差很远。所采用设备的生产效率不高 ，直接增加了太阳能资源的开发利用成本。

改变这种现状的最关键方面是我国需要不断创新，增强自主研发能力，依靠各种内部和外部力量，不断掌握最前沿的多晶硅提纯这种核心科技，以便于提高我国光伏产业领域机械设备的自动化和智能化程度。

2.2 PECVD 设备的自动化程度较低

在太阳能资源的开发利用中 ，用于沉积Si3N4 层的PECVD 设备，在一些方面存在优势。比如 ，该设备产能良好，制作工艺成熟，基本与国际先进水平接轨。而且，在产能相当的情况下，PEVCD设备价格低于同等进口设备，所以得到很多产商的认同。然而，与国际一流产品相比，PEVCD 设备的机械自动化水平较低，主要差异存在自动装卸片方面。

2.3 硅切片设备有待进一步改善

在太阳能机械设备中，对硅片切片设备要求很高。比较优质的硅片，切片之后表面需要平整光滑；切片的几何尺寸误差需要控制在零点5mm之内 ；切片上任何两个弧线弦线长度之差需要控制在1mm以内。由于切片技术不断进步 ，硅片也越来越薄 ，当前国际最薄的一流硅切片是180mm。与之相比 ，我国200mm 最薄的硅切片与国际水平相差较远。因此，我国硅切片设备在自动化与精细化方面有待进一步改善。

2.4全自动丝网印刷技术与国际存有很大差距

与国际先进的太阳能光伏产业相对比，目前，我国尚未掌握全自动丝网印刷技术，与国际存在很大差距。所以，目前我国很多产商选择在国外购买现金的丝网印刷设备，不仅增加了我国太阳能光伏产业的运营成本，而且阻滞了行业发展。

2.5 太阳能光伏发电系统成本巨大

通常 ，太阳能光伏发电系统由光伏发电电池、控制器、逆变器和蓄电池组构造而成。太阳能光伏发电系统运行的关键是整个系统运行的自动化与信息智能化。比如有学者发明了可以自动跟踪太阳变动的太阳能机械设备，实现对太阳能的充分和高效利用。但是在目前来看 ，国内在逆变器、控制器与蓄电池等机械组件的相关利用技术水平不高，尤其是质量控制、工艺流程和检测等相关设备没有达到国际流水线的自动化生产水平。总的来说，太阳能光伏产业处于初步发展阶段，该领域发展前景十分广阔。在这个领域，需要亟待解决的问题是，降低资源利用和开发的高额成本。需要强调的是，成本的降低需要通过技术的提升、自动化水平的提高来实现，通过这些途径可以降低生产能耗，节约人员和设备投入。

3 机械自动化在太阳能光热产业领域中的应用

在太阳能光热产业领域，机械自动化目前的应用有：太阳能热水器、太阳能发电站、太阳能建筑等。太阳能热水器主要投入到商业中进行运营，其机械自动化程度不高。太阳能建筑是太阳能利用的一个新的方向，对机械自动化有一定较高要求。相比较而言，太阳能发电站对于机械自动化的要求最高。当前，太阳能发电系统主要有塔式系统、碟式系统和槽式线聚焦系统三类。比如，目前我国公布了自动控制式太阳能取暖装置它可以将太阳能热水器与散热器、泵连接一体，还讲温度和时间控制仪与泵相连，实现整个系统的自动控制功能。与传统系统相比，该系统不需要人员调节 ，使用方便 ，节能减排。

4 结论

在能源危机和环境问题日益逼迫的现代，需要对新能源尤其是太阳能的研发和利用。实现太阳能资源的低投入高产出运作，必须提高资源开发系统中的机械自动化和智能化水平。

参考文献:

[1] 钱立兵. 机械自动化在太阳能领域中的应用[J]. 科技传播. 2011(14)

[2] 李强. 机械自动化在太阳能领域中的应用[J]. 科技资讯. 2009(25)

[3] 魏凤. 通过太阳真空管光学性能推导光热转化效率的研究[J]. 现代科学仪器. 2010(02)

第5篇：太阳能发电技术论文范文

关键词：太阳能；红外线；棱镜

中图分类号：TM914文献标识码： A

一，太阳能电池隐裂的形成和危害

晶体硅常温下化学性质稳定，高温下化学性质活泼，是一种重要的半导体材料，也是生产太阳能电池片的主要原材料。但是晶体硅质地非常脆且易碎。而太阳能电池片的生产工艺复杂，且现行太阳能电池所用的硅片厚度通常在180um左右，非常薄。在复杂的生产过程以及各工序间的互相传送中，接触碰撞过程极易电池碎片和隐裂。

碎片用肉眼清晰可辨，可及时挑选出来不会流入下一个工序造成更大的浪费。但是如果是隐裂，通过肉眼很难辨别，一旦流入下一个工序进行生产，浪费便更大。有隐裂的硅片在生产传输过程中受到碰撞颠簸极易变成碎片，而碎片的存在会对其他优等硅片构成威胁，要么咯片，要么粘附在其他硅片上影响印刷效果。无论哪种情况最终生产出来的电池都是废品。如果碎片进入到硅片盒，那么紧挨碎片的两片电池片都将受到影响。由此可见隐裂电池片的危害相当大。电池车间原材料昂贵，所用原材料种类繁多，工序做的越多浪费越惊人。存在隐裂的硅片即使最终生产成电池片也会在测试环节被挑选出来，所以越早的发现隐裂硅片原材料的浪费就越少，电池制作成本就越低，企业才相对更有竞争力。

二，红外线的特性及硅片检测原理

红外线是波长范围介于0.78-100um之间的电磁波，不为人眼所见，其最重要的物理特性是热作用强，穿透能力强，正因为红外的这种特殊特性才使之应用及其广泛，可用于安防监控领域、汽车夜视系统、医疗器械行业、家庭电子行业、通讯领域，且在各领域的技术已经相当成熟，甚至在新兴的3D技术中红外线也占有一席之地。红外线的用途如此之广泛，根据理论推测，在太阳能光伏行业中用于对硅片隐裂的检测技术中红外线仍可一展身手。

光伏行业中的硅片检测技术中的光线必须不能被硅材料吸收同时不能穿透硅材料，该技术利用的是红外光在硅分子上的全反射。本技术正是利用红外光的这种特性，介于穿透硅片的临界波长的光源对硅片进行照射，从硅片侧面平行射入硅片，由于硅材料的特殊晶键结构，会使得光线在每个完整的晶键之间进行全反射，表面上看去就是光被硅片吸收了。但是如果硅片上有隐裂，那么这个位置的晶键是断裂的，光线就会从这个晶键断裂的位置透射出来被上方相机补捉到，报警器报警，设备自动停止。

三，红外检测在太阳能检测中的应用

目前，行业中尚无成熟的硅片隐裂检测技术，红外检测技术在理论上可实现该项功能，但尚无实践操作。

整套技术采用红外发射装置发射激光，发射装置安装在传输硅片设备的侧面，因为太阳能电池片各环节的生产设备对硅片的传输均是连续的，所以两侧各需一个红外发射装置即可做到全面且精确的检测，不会有漏检。发射装置后安装棱镜对发散的光束进行聚焦。聚焦后的红外线平行摄入硅片侧面，从而实现对断裂处的检测。每个工序都可安装具有此功能的装置，从首个工序即开始进行硅片隐裂的检测，这样就很大程度上做到了减少材料的浪费。

由于生产太阳能电池片的硅片极薄，只有180um，且光线是从硅片最薄的侧面射入，所以对红外发射装置、聚焦棱镜、硅片三者的对准要求极高，相差几微米都不会达到检测的效果。

整套检测装备简便易实现，且成本低廉，如能应用到实际生产中，将是一项造福整个光伏行业的新技术，从而打破硅片隐裂检测技术空白的局面。

整套技术的关键点有两个，其一是对红外光的过滤和聚焦，其二是检测装置与在运行中的硅片对准的精准度。如果这两点不能保证任其之一，均达不到很好的检测效果。

此套检测方法目前仅限于理论阶段，期待有识之士加以实践证明。

参考文献

1.福斯特 《太阳能：可再生能源与环境》 人民邮电出版社 2010.7

2.肖景 赵键《红外线、热释电与超声波遥控电路 》人民邮电出版社 2013.9

3. A.R.杰哈《红外技术应用》 化学工业出版社 2004.10

第6篇：太阳能发电技术论文范文

关键词：智能建筑太阳能 建筑一体化 应用

中图分类号： TK511 文献标识码： A

前 言

所谓太阳能与建筑一体化是将太阳能的利用设施与建筑的有机结合，利用太阳能集热设备代替屋顶覆盖层或代替屋顶隔热保温层，既消除了太阳能对建筑物的影响，又避免了重复投资，降低了建造的成本，或用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户，这样既可用光伏组件当做建材也可用以发电，可谓物尽其美。太阳能与智能建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。

一、太阳能建筑一体化的发展背景

随着石油、煤炭、天然气等燃料储量的日益减少，人类对新能源的开发和利用也日益的增多，尤其以清洁的核能、风能、太阳能为主。核能利用方面，因2011年3月日本福岛核电站的爆炸事故，导致很多国家决定逐渐减少或放弃核能的开发利用；而风能的利用则受到地理条件和其他自然条件的限制太大，因此发展利用太阳能将会在未来的新能源构成中占主要的比重。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。据计算，太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。因此，太阳能与智能建筑一体化是未来太阳能技术发展的主要方向。

二、现阶段太阳能建筑一体化的应用方式

有专家指出，现在中国的建筑，99%都是高能耗建筑。高能耗往往带来高污染，而且居住者和使用者都不会感到舒适。对于中国这个资源紧缺、人口众多的国家，高能耗并不是可持续发展之路。因此，无论从地球环境的角度，还是从居住者长久的居住利益角度，或者子孙后代角度，都要建造低能耗、高舒适度的建筑，为将来的可持续发展做准备，对地球好，对环境好，也对居住者好。

现阶段太阳能与建筑一体化的综合应用方式主要包括：太阳能光热与建筑一体化、太阳能光伏与建筑一体化、太阳能与常规能源综合应用一体化。

1.太阳能光热与建筑一体化

现阶段我国利用太阳能方面主要还是表现在使用太阳能热水器、取暖器把太阳能转化成热能来加以利用，据统计，2009年全国太阳能热水器和热水系统总保有量达到1.45亿平方米，一年可减少二氧化碳的排放4451万吨。

2.太阳能光伏与建筑一体化

即将太阳能光伏产品集成到建筑上，充分利用建筑物外表面，安装多种光伏发电产品，所产生的电能可供自身使用或并网输送。太阳能光伏建筑一体化在我国尚处在起步发展阶段。

3.太阳能与常规能源综合应用一体化

当前，因技术或投资资金限制，大部分地区新建建筑物还不能实现所有能耗均来自太阳能，因些，太阳能与常规能源综合应用一体化研究与应用，可为居住者提供更高舒适度享受，是在实现”零能耗”建筑之前的一个过渡阶段!

三、智能建筑中太阳能的应用方式

智能建筑中太阳能的应用方式主要包括:太阳能热水、太阳能采暖、太阳能光伏发电、太阳能空调、太阳能制冷、太阳能路灯照明等。

1.太阳能热水系统

太阳能热水系统由太阳能集热系统和热水分配系统组成，集热系统的主要部件有太阳能集热器、辅助加热、储热水箱、循环管路、循环泵、控制部件和线路等；热水分配系统由配水循环管路、水泵、储热水箱、控制阀门和热水计量表组成，储热水箱是两个系统的共同部件和连接点；热水管系统由太阳能真空集热管和吸热瓦片组成的吸热器，在晴天阳光下可以产出40~85摄氏度以上的水温，进入储热水箱，再由水箱进入热水管道至每户的分支管道供室内使用。

太阳能热水系统的过程: 在太阳光辐照下, 集热器吸收太阳能并转换成热能传递给集热器内的传热工质, 传热工质受热后通过自然循环方式将贮水箱中的水加热, 或者通过强迫循环(如泵循环)方式将集热器中的热能传递给贮水箱中的水。这是目前主动式太阳能利用中应用最广泛的、产业化发展最迅速的领域，是我们最为常见的一种太阳能利用技术。

2.太阳能采暖系统

当前常见的太阳能采暖系统通常分为太阳墙风供采暖系统和太阳能热水辐射采暖系统。

2.1太阳墙风供采暖系统

加拿大、美国、欧洲及日本等国的住宅、厂房、学校、办公楼等不同用途的建筑上已广泛使用太阳墙技术，它是一项用于提供经济适用的采暖通风解决方案的太阳能高科技新技术。此系统的特点有：造价比较低廉、而且无需维护；微能耗、降低运行费用；提供新鲜空气，改善居民的室内环境，还可预防疾病；同时，它作为一种外装饰材料，还具有美观、醒目的特点。 “山东建工学院梅园一号学生公寓” 是我国太阳墙技术应用的一个典型工程。

2.2太阳能热水辐射采暖系统

太阳能热水辐射采暖系统最常见的方式就是太阳能地板辐射采暖简称太阳能地暖。地面温度为24℃～28℃时，人体的舒适感最好。因为太阳能热水温度可达到40℃～60℃，这就使利用太阳能集热器成为可能。

太阳能地暖系统由太阳能集热器，控制器，集热泵，蓄热水箱，辅助热源，供回水管，关断阀若干，三通阀，止回阀，过滤器，循环泵，温度计，分水器，加热器组成。

太阳能地板辐射采暖具有节能、清洁与环保、舒适性好、便于热计量等特点，是一种绿色的采暖方式。随着人们对生活品质要求的提高，太阳能地板辐射采暖系统必将会得到越来越广泛的应用。

3.太阳能光伏发电系统

太阳能光伏发电系统是由蓄电池组，太阳能电池方阵，充放电控制器，交流配电柜、逆变器，太阳能自动跟踪系统、太阳能组件自动除尘系统等设备组成。

白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。

4.太阳能空调制冷系统

从理论上讲，太阳能空调的实现有两种方式，一是先实现光-电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷，由于大功率太阳能发电技术的昂贵价格，目前实用性较差；二是利用太阳的热能驱动进行制冷。因此，当前太阳能空调技术一般指热能驱动的空调技术。

所谓太阳能制冷，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数（亦称COP）越高，这样空调系统的制冷效率也越高。

太阳能吸收式空调系统有三个主要优点：季节适应性好，也就是说，系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大，而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致；吸收式制冷机的介质为溴化锂，无毒、无害，环保；可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，提高太阳能系统的利用率和经济性。

5.太阳能照明系统：

根据太阳光的利用方式, 太阳能照明技术主要可分为三种, 一是直接利用方式,二是光电转换, 将太阳光直接转变成电能用于照明;三是利用光纤或导光管, 将太阳光直接引到室内实现照明。

四、我国太阳能建筑一体化的发展与应用

全国政协常委、江西省工商联主席、泰豪集团董事长黄代放在接受记者采访时曾表示，“我国与德国、美国等太阳能应用市场发展较为成熟的国家相比，太阳能应用市场发展明显滞后，太阳能应用市场有很大的发展需求和空间。”

开发利用太阳能对于提高我国可再生能源应用比重，调整能源结构的重大意义。就目前而言，光伏发电一次性投入较大，但其运行费用较低，并且越来越多的国家正相继制定优惠政策，促进太阳能的应用和发展。

2011年2月19日，北京海林节能设备股份有限公司建筑科技系统示范楼落成庆典仪式隆重举行。该办公大楼全面展现了我国建筑节能的前瞻性、低碳性、高科技性和人文性，实现了太阳能玻璃幕墙、阳光屋顶太阳能与宏伟建筑的完美对接。并把地源热泵、余热利用、雨水收集、空气质量监控、节能控制及能量计量系统全部融合应用于该建筑中，是迄今国际一流的太阳能建筑一体化及节能综合解决方案的示范工程。

江苏南通强生光电建设的1.05兆瓦光伏建筑一体化项目是国内光伏建筑一体化项目中唯一一座兆瓦级非晶硅薄膜光伏系统。看似普通的玻璃幕墙，就能给企业生产提供源源不断的电能，其中的奥妙就在于它的幕墙玻璃是非晶硅薄膜电池。

强生光电1.05兆瓦光电建筑一体化示范项目项目光伏系统采用非晶硅薄膜电池组件，分别安装于强生轻纺、亚振家具等14栋厂房和房顶上，已于今年9月份建成

国内光伏建筑一体化项目中唯一一座兆瓦级非晶硅薄膜光伏系统2011年10月2日在江苏如东并网发电。 这看似普通的玻璃幕墙和屋顶采用了非晶硅薄膜电池，是目前国内最大的薄膜电池光伏幕墙，平均每天发电600多千瓦时，年发电量120万千瓦时。

据介绍，强生光电自行研发和制造核心设备，生产线成本仅为进口的20%；非晶薄膜电池产能、转换率、销售量均居中国非晶薄膜电池工厂前列，是国内乃至全世界薄膜电池组件成本最低并能盈利的工厂之一。

2011年9月27日，南昌国体中心的综合训练馆竣工。训练馆有一面玻璃墙,站在场馆边，从内往外看，一览无余，可是从外往里看，却一片漆黑，什么都瞧不见。这面玻璃墙主要是将太阳能发电产品与建筑结合，利用太阳能光伏组件进行发电。所发电可以基本能满足电视机、音响和电脑系统所需要的电力。另外，这面墙面还具备隔热和消音等节能作用，且不产生污染，没有温室气体排放，还能降低光污染。是我国太阳能建筑与智能建筑完美有机结合的又一典范。

结 语

随着社会的发展,一方面城市建筑密度日益增加,楼宇日益高层化,有限的建筑空间难以安装足够多的传统的太阳能热水器。随着太阳能行业体系的不断完善、技术研发的不断创新，太阳能与智能建筑一体化必然成为行业推广的模式，让太阳能真正成为建筑的有机组成部分。

一旦太阳能与智能建筑相结合, 就要考虑使用建筑智能化系统中的智能化技术对太阳能应用系统进行统一的综合管理, 将其纳入到智能建筑的组成中, 用建筑智能化技术将太阳能应用系统监视和控制起来, 发挥出最大的节能环保效益。建设我国低碳、节能、环保的新时代。

参考文献：

[1] 江亿. 中国建筑能耗现状及节能途径分析[ J] . 新建筑, 2008( 2): 4..7.

第7篇：太阳能发电技术论文范文

【关键词】太阳能光电技术 新材料 新技术

1引言

随着经济的快速发展，人类对能源的需求也越来越大。而人类所利用的一次性能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。这些化石能源是数万年前太阳能辐射到地球储存到生物里，历经万年的演变而形成的。这些化石能源是不可再生的，经过人类数千年的消耗，其储存量所剩不多了。而然随着经济的发展，科技的进步，人类生活水平的提高，人类对能源的需求量将会增加。总有一天化石能源会被人类消耗完，而随其产生的环境污染也是人类所面对的又一重大问题。所以人类，正面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战。

作为可再生能源核心的太阳能，其具有能量大、易获取、不枯竭、清洁低碳等特点，且来源广泛、使用方便、无污染等优点，在航空、航天、通讯及微功耗电子产品等领域具有广阔的应用前景。自太阳能被问世以来，受到各国的研究，因其优点众多，所以其在各个领域受到广泛应用，而太阳所辐射出的大部分是光能（高能光子），这种光能可以用光电转换器转换成电能，因而本文对太阳能光电转换这一技术进行探究。

2太阳能光电池基本原理及其结构

2.1太阳能光电转换的新技术

随着科技的发展，人类的进步，各行业对领域对化石能源的过度消耗，导致全球能源枯竭，而太阳能作为可再生能源的核心，被人们重视起来，其中最为突出的太阳能光电转换技术，被广泛研究。太阳能光电转换技术即使把太阳能中的光能转换为电能，现在最为广泛使用的就是太阳能电池。太阳能电池是太阳能光伏的基础和核心，其结构如下图一：

它利用半导体材料P-N结的光生伏特效应，当太阳能照射到P-N结时，物体内的电荷分布状态就会发生变化，形成新的空穴-电子对，在P-N结的两边产生电动势，在P-N结的作用下空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就行成电流，这就是光电效应太阳能电池的工作原理。这一类太阳能电池一般由晶体硅构成，一般把晶体硅电池称为第一代，薄膜太阳能电池则是第二代的太阳能电池它是由在廉价的玻璃，不锈钢或塑料底上附上厚度只有几微米的感光材料制成。硅基薄膜太阳能电池代表了太阳能产业发展的趋势。新技术是采用射频等离子体增强化学气相沉积技术制备非晶硅顶电池，采用高频等离子体增强化学气想沉积技术制备微晶硅底电池。薄膜太阳能电池主要有硅基薄膜太阳能电池，非硅基薄膜太阳能电池（尤其是铜铟镓硒薄膜），有机太阳能电池和染料敏华太阳能电池等形式和品种。其中多晶硅薄膜材料具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的大面积，低成本制备的优点，目前制备多晶硅薄膜的方法有：（1）低压化学气相沉积，（2）固相晶化，（3）准分子激光晶体化，（4）快速热退火等。铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有成本低污染小，不衰退，弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首接近于晶体硅太阳能电池，而成本只是它的1/3.其新技术是太阳能电池的内侧电极层形成之前，先使稳定的化合物-硅酸盐玻璃在基板上形成薄层，通过控制这一薄层形成的条件，来控制透过内侧电极层到达其上方的光吸收层的碱性物质的数量。使用表面光滑的陶瓷作为基板，再加上新技术，原理如图二：

有机薄膜太阳能电池则是采用低成本印刷和涂覆技术，可将活性材料负载自轻量哈柔性基质上。多层设置相当于两个电池串联。其原理图如图三：

太阳能电池作为太阳能中最为核心的技术，被越来越多的机构所研究，而太阳能光电技术则被运用的越来愈广泛，如太阳能聚光热发电（CSP），混合式太阳能/气体透平发电站，随其的发展提高太阳能的光电转换率则越来越被重视。如今的新技术有太阳能跟踪器，增加太阳能电池的面积，改变光伏方阵倾角，改变其转换器件的材料。

2.2太阳能光电转换的新材料

作为太阳能光电转换的材料一般都是晶体硅为基础的，晶体硅主要包括多晶硅和单晶硅，多晶硅又是加工单晶硅的原料。随着太阳能产业的快速发展，全球对多晶硅的需求快速增长市场供不应求，价格也随之上涨。人们开始研究如何降低成本，道康宁公司称其名为PV1101的太阳能级硅材料可以减少太阳能产业对多晶硅的依赖。比如说10t的多晶硅原料可以混合2t左右的PV1101硅材料可以形成12t左右的太阳能用硅原料。而日本智索公司的SOG-SI技术基于四氯化硅，用锌还原反应生产多晶硅。美国的1366技术公司则是使硅电池机构的创新与制造工艺的改进组合在一起，一百年使多硅晶太阳能电池在成本课余煤炭发电相当。1366技术公司改进电池表面结构与金属导体化，使硅太阳能电池效率提高25%。日本产业技术综合研究所新开发出的一种高性能色素增感型太阳能电池，所谓色素增感型太阳能电池，是指在玻璃基板或塑料基板上的两片透明电极的基板之间加入色素和电解液的电池。近年来新兴薄膜太阳能电池也是一种新材料太阳能电池，目前薄膜光伏模块使用的材料，如无定形硅（a-SI）、碲化镉（CdTe）、硒化铜铟镓（CIGS），该薄膜有助于降低成本，有通用性好的优点。随着科技的发展，技术先进，太阳能光电转换技术所用的材料将会变得越来越普遍，越来越廉价。

3前景展望

随着新材料和新技术的引入，太阳能电池的应用将更加广泛。具体变现有：太阳能电池的低转化率的问题会因为新材料和新的加工工艺儿得到大大改善，就常规工艺而言，扩散工序高方阻，背腐蚀工序背场剖光，丝印工序采用新型网版与扩散工序匹配，采用一些高效材料比如PV17A等等。对于非常规工艺，RIE制绒，SE技术，MWT，Double Printing技术等等，总 之，染料敏化纳米二氧化钛薄膜太阳能电池具有低成本、高效率等众多优点，虽然日前还存在一些问题，但我们相信，在不久的将来，随着技术的进一步发展，这种太阳能电池将会有着十分广阔的应用前景。

参考文献：

[1]高援朝，沙永玲，王建新.Solar Thermal Technology and Construction.人民邮电出版社.

[2]钱伯章.太阳能技术与应用.科学出版社，2010-8.

[3]日本太阳能学会.太阳能利用新技术.科学出版社，2009-3.

[4]Majid Ghassemi、Alma Cota，SOLAR ENERGY Renewable Energy and the Enviroment，人民邮电出版社2010-7.

[5]吴金星.能源工程概论.机械工业出版社，2014-5.

[6]Zekai Sen.Solar Energy Fundamentals and Modeling Techniques：Atmosphere，Environment，Climate Change and Renewable Energy.电子工业出版社，2013-1.

[7]吕勇军，鞠振河.太阳能应用检测与控制技术.人民邮电出版社，2013-8.

第8篇：太阳能发电技术论文范文

一、光伏产业的特点

这里从策略研究的角度探讨光伏产业的基本条件(如技术、生产流程、供应链等等)、结构(如企业作为卖者的数量等等)、行为(如r&d、工厂投资、兼并和合约等等)和绩效(如价格和技术进步等等)诸方面的特点和有关政府政策的特点。此处所谓特点是光伏业相对于其他主流能源产业而言的，并不是说其他许多行业都没有。

(一)在供应链和企业构成方面的特点。

光伏产业链可分为上、中、下游三个部分。上游由提炼太阳能级硅、制造硅棒和硅碇、切割硅片等三个环节组成。中游由制造电池这一环节构成。下游由装嵌电池模块和销售太阳能发电系统这两个环节构成。光伏产业的结构特点表现为典型的金字塔模式：即上游的企业数量较少，从事中游业务的企业数量远比上游多，而下游企业的数目最多。

(二)在企业行为方面的特点。

光伏产业在r&d和兼并上有显著的企业行为的特点。在r&d上，最早的r&d是在美国进行的，光伏技术和源头在单晶硅、多晶硅的研究开发上。利用太阳能直接发电最为诱人。美国贝尔电话实验室在1954年就已经研制成功第一个使太阳能直接转变成电能的硅光电池(单晶硅光电池)，其效率为6％。半个多世纪以来，光电池的科研仍然是先进国家的物理、化学、电子学、材料学领域之最受重视的课题之一，美国仍然是光电转换研究开发最先进的源头国家，挪威、德国和日本也紧随其后。世界上光伏企业研发成果的应用行为特点是在宇航技术上独步领先于传统发电器械，而在地面上的应用行为的范围与一般的煤发电、油气发电和核能发电的范围广阔性不能比拟。具体地说，在宇航技术中，各国多年来发射成功的几千个卫星、探测器和飞行器几乎都用太阳电池为星体上的仪器、通讯设备提供能源，而在地面应用方面则相当有限，例如，可将光电池用于铁路讯号灯和航标灯，以及为边远地区的水泵站、无线电通讯站等供电，在这些事物上已可和别的能源相竞争。美、法、德等国在七八十年代都建立了一些示范性的太阳能发电站，其中建在美国菲尼克斯一个国际机场的太阳电池电站，功率近230千瓦。

(三)绩效方面的特点。

这方面主要特点是光伏发电的单位成本的大幅降低和技术进步的时快时缓。在70年代末80年代初，太阳能电池的单位成本是常规能源的500倍，实在非常昂贵，到了20世纪初期的今日，以中国大陆为例：以煤发电成本为每度电0.2—0.3元人民币，中国的太阳能发电每度电成本为2元人民币。太阳能电池单位成本已缩小到10倍至6.7倍。可见，尽管在一般领域用电，太阳能发电成本与常规能源发电成本还不能拉平，但无疑的是其单位成本在近三十年内有了令人瞩目的下降。

太阳能发电的技术进步有时快时缓的特点，这是与电脑硬件制造的技术进步加速度相比而言的。电脑硬件技术进步的加速度，使人类迅速进入计算机时代。而光伏产业的技术进步则随着油价的高低波动而显时快时缓状。20世纪70年代前，光伏技术虽在50年代已经起步，但由于石油便宜，故进展有限。70年代油价腾飞，光伏技术进步就快了一些，到了80—90年代，光伏技术进步因油价走低而缓慢下来。本世纪初，随着油价又一次腾飞，光伏技术在西方国家再次进入热潮。光伏技术进展的时快时缓，使人类社会很难进入能源的太阳能时代。

(四)政府的光伏产业政策的特点。

根据丹尼斯·卡尔顿、杰弗里·佩罗夫所著《现代产业组织理论》，政府的政策，例如规制、反垄断、宏观经济政策等与一国产业四大因素(如产业的基本条件、结构、行业和绩效)都有直接或既有直接又有间接的互动作用。本文笔者还想补充一点，由于光伏产业属于高新技术产业，它与国防产业和宇航产业的进步及其产业政策有直接或间接和互动作用，这方面的互动作用在上文已有所涉及。

二、日、德、中光伏产业大公司的策略

这里将以日、德、中三家光伏大公司为代表论述西方和中国光伏大公司的策略，主要是整合生产开发(ipd)策略和整合供应链策略(isc)。

(一)ipd策略。

ipd的概念最早流行于美国，整合生产开发这一概念，顾名思义就是对开发新产品的流程环节之间加以整合优化和完全协调，将产品开发的程序与市场要求完全相结合，使企业策略与材料供应紧密相结合。推行ipd首先要确认市场要求。对于光伏企业，要认定市场的要求是光伏产品(电)要融入生活。然后制定企业的策略并实行之，最终使新产品问世后既能符合市场需要，又能使消费者满意。

(二)整合供应链(isc)策略。

所谓isc，顾名思义，就是将整个供应链的各个环节之间加以协调和管理，提高工作效率。不同的领先光伏企业处于不同的产业链环节，本文重点叙述的日、德、中三家公司主要处在中游环节(光电池环节的制造)，它们在中游、上、下游自然有不同的目标，因而在下面的表格中反映出有不同的策略。

(三)三大公司在整合生产开发方面的策略。

这些策略因企业目标的不同而不同。详见表1。

根据表1以及其他方面的资料，可以得知，尽管日、德、中三大公司在不同目标下的ipd策略相差不远，但三大公司在技术目标和技术水平上仍有相当的差别，主要表现在日、德公司技术水平比中国公司更高。在薄膜技术方面，德国公司的水平更高，其与人合资共同开发微晶硅薄膜更积极。q-cells以持有flexcell公司51％股权去开发可挠式薄膜电池，使产品非常适用于消费产品、屋顶和太阳能建筑一体化系统。q-cells与瑞典solibro合组solibro gmbh公司以便将铜铟镓硒吸光层涂于工业用玻璃基层面上作为太阳能电池，其优势在于省却硅材并具有高转换率。

在技术层面，太阳能公司有自己庞大的半导体集团作靠山，夏普高度注意消费者的诉求，其技术开发目标是改善可用性(us—ability)，q-cells则重在开发多种薄膜技术。尚德尽量利用中国国内低廉人力资源进行生产和技术研发，其技术开发是从相对较易实行的太阳能电池的设计人手，即推出硅手指技术，使传统金属导电带的遮光减少，从而提高电池效能。

(四)三大公司在整合供应链方面的策略。

1　在保证硅供应的目标下，夏普的供应链策略是采取与供应商订立长期供应合同与本集团自行生产这种内部筹供方式，而q-cells和尚德则采取与供应商签订长期供应合同的方法。在硅片供应紧张的情况下，夏普的策略更优于q-cells和尚德。

2　在保证2007年产能的目标下，夏普的策略性指标为710兆瓦，q-cells为516兆瓦，而尚德的目标定在480兆瓦，是夏普指标的2／3，q-cells指标的9／10有余。可见，在电能供应上，夏普在三家公司里最有竞争力。

3　在向大众宣示太阳能的目标下，夏普的策略较多积极的宣传，而q-cells则较少宣示，这是由于q-cells的产业链到电池和电池模块为止，将宣扬的任务主要由系统安装商、发展商、电力公司、建筑商等下游企业负责，而尚德在这方面是采取多宣示的积极策略。可见，在宣示太阳能优势上，夏普和尚德比q-cells更有进取性。

4　在促进新用途的目标下，夏普采取推广特色产品的供应链整合策略，q-cells采取使用薄膜电池的策略以增加用途，尚德在这方面基本上是停留在发展太阳能建筑一体化产品，这对尚德而言是采取跟进策略。尚德的跟进策略说明中国企业技术上相对落后一点。

5　在充分发挥政府政策优势的目标下，夏普、q-cells和尚德都是采取积极利用的策略。政府在能源和太阳能上的各种立法和优惠政策会推动发电成本比传统能源高的光伏产品的需求，增加产能，通过规模经济减低成本，使光伏电池更快地融入社会的生产和人民的生活之中。

三、日、德、中跨国公司对中国太阳能发展策略的启示

通过上文对光伏产业特点的探讨和对日、德、中光伏企业跨国公司整合策略异同的比较，我们可从逻辑上推导出其对中国太阳能发展策略的几点启示：

(一)降低单位电价的r&d活动是光伏行业在发电成本上不断缩短与传统产业电价差距的关键。不断降低单位电价的r&d成果主要表现在光伏发电技术的升级上。光伏发电技术产品现今分为四代：第一代为硅系光伏电池，产品有单晶硅和多晶硅光伏电池，由日光转化为电力的转换效率最高，因此其单位电价相对说来最低，故市场上90％以上的太阳能发电使用第一代技术。第二代为多元化合物薄膜光伏电池，常见的薄膜光伏电池是在玻璃、塑料、陶瓷、石墨、金属片等不同材料做的基板上，使用多种沉积技术，一层层地把p型或n型材料(如非晶硅等)涂上。常见的薄膜光伏电池有非晶硅(a-si)、铜铟硒(cis)、铜铟镓硒(cics)和碲化镉(cdte)电池。由于薄膜厚度薄，非晶硅之类的原材料需求量少，生产成本因而较第一代电池低。第三代光伏电池，诸如有聚合物多层修饰电极型电池、光电化学电池、聚合物、纳米晶、染料敏化太阳能电池。这种技术可不依赖传统的pn结分离光生电荷，不过其普及程度比上述第一、二代技术更低。第四代太阳能电池目前还在实验室试验阶段，包括多光谱光伏电池。这种电池能吸收红外线光谱部分热量使光电转换效率更高。要使第二、三、四代技术的光伏电池的深入研发其目标当然是最终降低单位电价，这需要我们的企业继续实行ipd策略，需要我国政府推出更加优惠的政策措施尤其是税收措施。

(二)正确处理光伏产业与一般太阳能产业的关系，尤其是正确处理光伏电池和太阳能热水器的关系，这一问题我国光伏电池企业关注不够。如果我国光伏电池企业也生产太阳能热水器，那么，后一产品所至的收益可用来支持前一产品的r&d。这样做也是实施ipd策略的一个好方法。

(三)从isc策略的角度看，各国的法规、政策很重要。例如德国缺乏石油，核能发电又受到绿党的巨大牵制，故对光伏发电在政治、法规上予以高度优惠，因而德国近几年对光伏电池的需求高涨，在这样的背景下，德国以q-cells为代表的光伏企业成长为世界上在规模和技术上均领先的企业，德国本身也成为中国光伏企业接受订单的主要来源国。借鉴德国的能源政策，我国宜制订核能源与太阳能并重的能源多样化政策。

(四)在大众媒体宣示太阳能和太阳能发电的优势在我国还做得很不够，将宣示c02减排和宣示光伏电池的优点在我国几乎是空白点。我们应该使广大消费者真正重视太阳能是一种洁净、取之不尽的能源，它到处都有，无需运输，随地可用。由于太阳能流密度较低，又有间歇、不稳定的缺点，至今光伏电池技术开发还远没有其他的技术(如宇航技术、计算机技术、核能技术等等)开发那么快，致使目前在许多场合下光伏电池利用的经济性能还不如常规能源和核能。但我们必须向社会宣示：全世界的矿物燃料和核燃料正在继续逐年减少，最后必将用尽。与此同时，利用太阳能和光伏电池的成本则因不断出现新技术、新材料和新设备而继续下降。我们的一条有效对策是：环保部门和太阳能企业、部门共同在媒体宣示太阳能的优势。这种宣示也是一种不容忽视的isc策略。

第9篇：太阳能发电技术论文范文

【关键词】太阳能设备；建筑一体化；应用方式；措施

中图分类号：TK51 文献标识码： A

一、前言

随着我们建筑节能概念的推广，大力开发太阳能建筑一体化的趋势势在必行。太阳能设备与建筑的有机结合,能达到节能减排的目的，更好实现经济效益和社会效益的可持续发展。

二、我国推广应用太阳能与建筑一体化的必要性

1、建筑更新高峰期，BIPV技术的应用将改变能源利用格局

当前我国正处于城镇化建设的高潮期，每年的建筑总量达 20亿平方米之多，超过了世界上发达国家同期建筑之总和。而且此阶段还将持续 30年以上，总的建筑量将翻番。未来 30年我国的建筑总量将超过历史形成的既有建筑之总量。这些建筑的能源使用效率将决定我国能耗和二氧化碳气体排放的水平。正因为这一“空前绝后”的建设机遇和太阳能建筑一体化的推广将引发建筑学新的革命，并且改变传统能源利用的格局。

2、新能源发展必然趋势

据各国可靠数据，如果按现在人类开发和使用传统的石油，天然气的速度，我们大约还可以开发50年左右，在这样的必然趋势下，我们必须赶上新能源研究开发，并实际大规模投入使用的步伐，我国目前正处于建筑物新建的高峰期，如果能把握住这次机遇，太阳能建筑一体化的应用将迎来巨大变革，进一步促使建造成本的下降。成本是产业发展的真正动力。无论是景气也好，不景气也好，光伏产业中各个环节的价格必须不断下降，所以，我国应该效仿发达国家在这方面的政策引导，在目前这种环境下，给以太阳能产业必要的优惠政策，促进光伏建筑一体化在整个建筑领域的普遍使用。

三、现阶段太阳能建筑一体化的应用方式 有专家指出，现在中国的建筑，99%都是高能耗建筑。高能耗往往带来高污染，而且居住者和使用者都不会感到舒适。对于中国这个资源紧缺、人口众多的国家，高能耗并不是可持续发展之路。因此，无论从地球环境的角度，还是从居住者长久的居住利益角度，或者子孙后代角度，都要建造低能耗、高舒适度的建筑，为将来的可持续发展做准备，对地球好，对环境好，也对居住者好。 现阶段太阳能与建筑一体化的综合应用方式主要包括：太阳能光热与建筑一体化、太阳能光伏与建筑一体化、太阳能与常规能源综合应用一体化。 1.太阳能光热与建筑一体化 现阶段我国利用太阳能方面主要还是表现在使用太阳能热水器、取暖器把太阳能转化成热能来加以利用，据统计，2009年全国太阳能热水器和热水系统总保有量达到1.45亿平方米，一年可减少二氧化碳的排放4451万吨。 2.太阳能光伏与建筑一体化 即将太阳能光伏产品集成到建筑上，充分利用建筑物外表面，安装多种光伏发电产品，所产生的电能可供自身使用或并网输送。太阳能光伏建筑一体化在我国尚处在起步发展阶段。 3.太阳能与常规能源综合应用一体化 当前，因技术或投资资金限制，大部分地区新建建筑物还不能实现所有能耗均来自太阳能，因些，太阳能与常规能源综合应用一体化研究与应用，可为居住者提供更高舒适度享受，是在实现”零能耗”建筑之前的一个过渡阶段!

四、推动太阳能利用与建筑一体化技术的相应措施 建设系统要对没有应用太阳能热水系统的建筑工程，严格的执行专家论证体系，且深化对太阳能热水系统应用的引导以及品质监督。建筑系统要规范太阳能热水系统的管理工作。各责任方要切实的把太阳能热水系统纳入到工程的一个环节之中进行管理。在新建设的小区中，建筑师以及开发商要在设计初期就把太阳能技术纳入到设计里，要进行统一的规划、统一设计、安装，尽最大限度降低太阳能热水系统的安装投资以及成本。太阳能热水系统不能只是设计、预留管道，而是要和建筑同步的进行设计、统一施工以及统一的进行管理。建筑中太阳能热水系统工程的费用要纳入到房屋销售的价格中去，不要实施另行收费的措施。这样能够防止居民在建筑完工后各自在屋顶安置太阳能热水器，避免太阳能热水器和建筑的风格不统一的现象出现，让其成为整个建筑中的一个元素，和建筑浑然天成。利用太阳能系统代替屋顶覆盖层，对平屋顶可使用覆盖式，而对斜屋顶最好采用镶嵌式。这样能够降低成本，提升效益，为居民提高生活质量。

1.太阳能设备墙面化 太阳能集热器与墙面一体化设计时，主要考虑如下几个部分：窗间墙、窗坎墙、女儿墙，另外，也可以把整片的太阳能集热器作为墙面的另一层皮肤，做成具有特殊机理的立面设计。对于凸出墙面的“飘窗”，通常将集热器安装在上下两个飘窗之间，高度约为一米，宽度与窗户相同，最好平行于墙面安装，如此可将集热器同时当做空调挡板使用。当墙面有落地窗元素时，可以将太阳能集热器安放在落地窗下部一米高的范围内，类似于落地窗外侧的保护栏杆，此位置也可以安装太阳能光电设备。 对于立面上的普通窗洞口，在窗坎墙和窗间墙的位置都可以安装太阳能集热器，窗坎墙位置的集热器宽度和窗户相同，大约在一米五至两米一之间，高度协调立面元素而定，集热器可以平行于墙面，也可以略作倾斜以更好的适应太阳辐射角度；窗间墙位置的集热器高度与窗户相同，宽度协调立面元素而定，集热器最好不要倾斜尽量平行于墙面，以防妨碍两侧窗户采光。上述几种情况，根据研究，太阳能集热器或者光电板的基本可以考虑以0.9米为基本模数。将太阳能集热器当做墙面的第二层表皮来考虑时，情况有点类似立面设计中运用木格栅的形式，大面积的集热器，通透的机理，既得到了很大的集热面积，又有很特别的立面艺术效果。 2.太阳能设备屋顶化 很多建筑师都将建筑的屋顶称作建筑的第五立面，可见屋顶的设计在立面设计中占有不可忽视的重要地位，通常我们又将屋顶分为坡屋顶与平屋顶。 平屋顶相对于坡屋顶而言，其上的太阳能辐射密度要小许多。太阳能集热器的安装应考虑与平屋面形成一定的夹角。 在太阳能设备安装于平屋面之上时，也要慎重考虑建筑屋面的防水处理。太阳能设备支架固定时，在相应的固定件与屋面连接处应当做好密封处理。设备底座应当做好防水处理，并设置相应的附加防水层和相应的保护层，以备检修。还有设备管线也应做密封防水处理。（1）太阳能集热器直接平铺在平屋面 根据平屋顶的情况，将太阳能集热器直接平铺倒每一块平屋面上，或者将太阳能集热器连成一大片，完全架浮在所有屋面上空。这样做，设备安装简单，屋面相关构造做法简单，有时却增加了屋顶的形象变化。（2）太阳能集热器作为飘板或凉棚构件安装 在高层住宅设计的屋顶设计中，有很多建筑师喜欢做屋顶飘板设计，造型独体，立面丰富。现在，可以用太阳能集热器来做建筑屋顶飘板，将技术构件变成艺术元素。出了飘板，在平屋顶的某些位置可以用太阳能集热器来做遮阳凉棚，也是一举两得的设计构想。

五、太阳能与建筑一体化系统的发展前景太阳能与建筑一体化系统不仅能提高经济效益，还能实现低碳、环保、绿色、可持续发展的社会理念，对于部分电量短缺的地区也是很有益处的，还可以提高我国的电力水平。在建筑物的使用太阳能发电的一体化系统，设置光伏阵列来产生电力，不仅可以满足建筑的用电需求，还可以增加建筑的经济效益，带来更好的经济收益。在我国开展太阳能建筑一体化的发电项目，不仅清洁环保，而且低成本高效益，作为一种新的发电能源，不仅可以改善我国目前的用电状态，还能减少我国的资源浪费，使得再生的太阳能发电得到充分的使用，增强我国的电力开发水平。

六、结束语

综上所述，太阳能作为一种新兴可再生能源将不断被应用到现代建筑中，太阳能设备与建筑一体化的各种方式还在不断研发中，其中已经有一部分在应用中，很好的体现了节能环保的社会要求，这将在今后的建筑设计和开发中得到应用推广。

参考文献：

[1].王崇杰,赵学义,薛一冰.论太阳能建筑一体化设计[A].加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C].2010,15(06):243-244.