太陽能發(fā)電的現狀及未來發(fā)展分析

隨著經濟的發(fā)展、社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題。現有能源主要有3種，即火電、水電和核電。

火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險。據估計，全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒燃料將排出CO2和硫的氧化物，因此會導致溫室效應和酸雨，惡化地球環(huán)境。

水電要淹沒大量土地，有可能導致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫一旦塌崩，后果將不堪設想。另外，一個國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。

核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，已使900萬人受到了不同程度的損害，而且這一影響并未終止。

這些都迫使人們去尋找新能源。新能源要同時符合兩個條件：一是蘊藏豐富不會枯竭;二是安全、干凈，不會威脅人類和破壞環(huán)境。目前找到的新能源主要有兩種，一是太陽能，二是燃料電池。另外，風力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。其中，最理想的新能源是大陽能。

太陽能發(fā)電是最理想的新能源

照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產生公害。所以太陽能發(fā)電被譽為是理想的能源。

從太陽能獲得電力，需通過大陽電池進行光電變換來實現。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點：

①無枯竭危險;

②絕對干凈(無公害);

③不受資源分布地域的限制;

④可在用電處就近發(fā)電;

⑤能源質量高;

⑥使用者從感情上容易接受;

⑦獲取能源花費的時間短。

不足之處是：

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積;

②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。

但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。

要使太陽能發(fā)電真正達到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實現太陽能發(fā)電同現在的電網聯(lián)網。

目前，太陽電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達20%以上，但價格也最貴。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，但價 格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達到10%，每瓦發(fā)電設備價格降到1-2美元時，便足以同現在的發(fā)電 方式竟爭。估計本世紀末便可達到這一水平。

當然，特殊用途和實驗室中用的太陽電池效率要高得多，如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導體同銻化鎵半導體重疊而成的太陽電地，光電變換效率可達36%，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。

太陽能發(fā)電的應用

太陽能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進行，所以它適于各家各戶分激進行發(fā)電，而且要聯(lián)接到供電網絡上，使得各個家庭在電力富裕時可將其賣給電力公司，不足時又可從電力公司買入。實現這一點的技術不難解決，關鍵在于要有相應的法律保障。現在美國、日本等發(fā)達國家都已制定了相應法律，保證進行太陽能發(fā)電的家庭利益，鼓勵家庭進行太陽能發(fā)電。

日本已于1992年4月實現了太陽能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網的聯(lián)網，已有一些家庭開 始安裝太陽能發(fā)電設備。日本通產省從1994年開始以個人住宅為對象，實行對購買太陽能發(fā)電設備的費用補助三分之二的制度。要求第一年有1000戶家庭、 2000年時有7萬戶家庭裝上太陽能發(fā)電設備。

據日本有關部門估計日本2100萬戶個人住宅中如果有80%裝上太陽能發(fā)電設備，便可滿足全國總電力需要的14%，如果工廠及辦公樓等單位用房也進行太陽能發(fā)電，則太陽能發(fā)電將占全國電力的30%-40%。當前阻礙太陽能發(fā)電普及的最主要因素是費用昂貴。為了滿足一般家庭電力需要的3千瓦發(fā)電系統(tǒng)，需600萬至700萬日元，還未包括安裝的工錢。有關專家認為，至少要降到100萬到200萬 日元時，太陽能發(fā)電才能夠真正普及。降低費用的關鍵在于太陽電池提高變換效率和降低成本。

不久前，美國德州儀器公司和SCE公司宣布， 它們開發(fā)出一種新的太陽電池，每一單元是直徑不到1毫米的小珠，它們密密麻麻規(guī)則地分布在柔軟的鋁箔上，就像許多蠶卵緊貼在紙上一樣。在大約50平方厘米 的面積上便分布有1，700個這樣的單元。這種新電池的特點是，雖然變換效率只有8%—10%，但價格便宜。而且鋁箔底襯柔軟結實，可以像布帛一樣隨意折疊且經久耐用，掛在向陽處便可發(fā)電，非常方便。據稱，使用這種新太陽電池，每瓦發(fā)電能力的設備只要15至2美元，而且每發(fā)一度電的費用也可降到14美分左右，完全可以同普通電廠產生的電力相競爭。每個家庭將這種電池掛在向陽的屋頂、墻壁上，每年就可獲得一二千度的電力。

太陽能發(fā)電的前景

太陽能發(fā)電有更加激動人心的計劃。一是日本提出的創(chuàng)世紀計劃。準備利用地面上沙漠和海洋面積進行發(fā)電，并通過超導電纜將全球太陽能發(fā)電站聯(lián)成統(tǒng)一電網以便向全球供電。據測算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太陽能發(fā)電供給全球能源，占地也不過為65.11萬平方公里、186.79萬平方 公里、829.19萬平方公里。829.19萬平方公里才占全部海洋面積2.3%或全部沙漠的51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的91.5%。因此這一方案 是有可能實現的。

另一是天上發(fā)電方案。早在1980年美國宇航局和能源部就提出在空間建設太陽能發(fā)電站設想，準備在同步軌道上放一個長 10公里、寬5公里的大平板，上面布滿太陽電池，這樣便可提供500萬千瓦電力。但這需要解決向地面無線輸電問題。現已提出用微波束、激光束等各種方案。目前雖已用模型飛機實現了短距離、短時間、小功率的微波無線輸電，但離真正實用還有漫長的路程。