太陽能發電

太陽能的能源是來自地球外部天體的能源（主要是太陽能），是太陽中的氫原子核在超高溫時聚變釋放的巨大能量，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。我們生活所需的煤炭、石油、天然氣等化石燃料都是因為各種植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來後，再由埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成。此外，水能、風能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉換來的。

基本介紹

• 中文名：太陽能發電
• 外文名：Solar power
• 優勢：可再生、清潔
• 類型：新能源
• 能量產生：氫原子核聚變
• 分類：光發電、熱發電

背景

能源現狀

隨著經濟的發展、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。現有電力能源的來源主要有4種，即火電、水電、核電和風力發電。

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；另一方面燃燒將排出二氧化碳和硫的氧化物，因此會導致溫室效應和酸雨，惡化地球環境。

水電要淹沒大量土地，有可能導致生態環境破壞，而且大型水庫一旦塌崩，後果將不堪構想。另外，一個國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節的影響。

核電在正常情況下固然是乾淨的，但萬一發生核泄漏，後果同樣是可怕的。前蘇聯車諾比核電站事故已使900萬人受到了不同程度的損害；2011年3月11日13時46分，日本福島發生9.0級地震，引發震驚國際的福島核電站事故，造成核電站附近30公里成為無人區；方圓5公里的海洋資源將受到不同程度的影響或是海洋生物變異。

風力發電作為一種清潔的可再生能源，具有廣泛的發展前景。風能儲量大，廣泛發展風力發電是解決中國能源供應不足的有效途徑；風力發電屬於清潔能源的套用，是減少溫室氣體排放的有效途徑。

理想能源

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、乾淨，不會威脅人類和破壞環境。找到的新能源主要有兩種，一是太陽能，二是燃料電池。

21世紀內太陽能將成為全球主要能源之一，是最原始的能源，地球上幾乎所有其他能源都直接或間接來自太陽能。太陽能是太陽內部或者表面的黑子連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。太陽能太陽能具有資源充足、長壽，分布廣泛、安全、清潔，技術可靠等優點。 由於太陽能可以轉換成多種其他形式的能量，因此套用範圍非常廣泛，在熱利用方面有太陽能溫室、物品乾燥和太陽灶、太陽能熱水器等。 經過多年的開發，太陽能發電也得到了長足的發展。

從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進行光電變換來實現。它同以往其他電源發電原理完全不同。要使太陽能發電真正達到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率並降低其成本，二是要實現太陽能發電同的電網聯網。

分類

太陽能光發電

太陽能光發電是指無需通過熱過程直接將光能轉變為電能的發電方式。 它包括光伏發電、光化學發電、光感應發電和光生物發電。 光伏發電是利用太陽能級半導體電子器件有效地吸收太陽光輻射能，並使之轉變成電能的直接發電方式，是當今太陽光發電的主流。在光化學發電中有電化學光伏電池、光電解電池和光催化電池，目前得到實際套用的是光伏電池。

光伏發電系統主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成，其中太陽能電池是光伏發電系統的關鍵部分，太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。太陽能電池主要分為晶體矽電池和薄膜電池兩類，前者包括單晶矽電池、多晶矽電池兩種，後者主要包括非晶體矽太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池和碲化鎘太陽能電池。

單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高可達23%，在太陽能電池中光電轉換效率最高，但其製造成本高。單晶矽太陽能電池的使用壽命一般可達15年，最高可達25年。多晶矽太陽能電池的光電轉換效率為14%到16%，其製作成本低於單晶矽太陽能電池，因此得到大量發展，但多晶矽太陽能電池的使用壽命要比單晶矽太陽能電池要短。

薄膜太陽能電池是用矽、硫化鎘、砷化鎵等薄膜為基體材料的太陽能電池。薄膜太陽能電池可以使用質輕、價低的基底材料（如玻璃、塑膠、陶瓷等）來製造，形成可產生電壓的薄膜厚度不到1微米，便於運輸和安裝。然而，沉澱在異質基底上的薄膜會產生一些缺陷，因此現有的碲化鎘和銅銦鎵硒太陽能電池的規模化量產轉換效率只有12%到14%，而其理論上限可達29%。如果在生產過程中能夠減少碲化鎘的缺陷，將會增加電池的壽命，並提高其轉化效率。這就需要研究缺陷產生的原因，以及減少缺陷和控制質量的途徑。太陽能電池界面也很關鍵，需要大量的研發投入。

太陽能熱發電

通過水或其他工質和裝置將太陽輻射能轉換為電能的發電方式,稱為太陽能熱發電。先將太陽能轉化為熱能，再將熱能轉化成電能，它有兩種轉化方式：一種是將太陽熱能直接轉化成電能，如半導體或金屬材料的溫差發電，真空器件中的熱電子和熱電離子發電，鹼金屬熱電轉換，以及磁流體發電等；另一種方式是將太陽熱能通過熱機（如汽輪機）帶動發電機發電，與常規熱力發電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。太陽能熱發電有多種類型，主要有以下五種：塔式系統、槽式系統、盤式系統、太陽池和太陽能塔熱氣流發電。 前三種是聚光型太陽能熱發電系統，後兩種是非聚光型。 一些已開發國家將太陽能熱發電技術作為國家研發重點，製造了數十台各種類型的太陽能熱發電示範電站，已達到併網發電的實際套用水平。

目前世界上現有的最有前途的太陽能熱發電系統大致可分為：槽形拋物面聚焦系統、中央接受器或太陽塔聚焦系統和盤形拋物面聚焦系統。在技術上和經濟上可行的三種形式是：30～ 80MW聚焦拋物面槽式太陽能熱發電技術(簡稱拋物面槽式)；30～ 200MW點聚焦中央接收式太陽能熱發電技術(簡稱中央接收式)；7.5～ 25kW的點聚焦拋物面盤式太陽能熱發電技術(簡稱拋物面盤式)。

聚焦式太陽能熱發電系統的傳熱工質主要是水、水蒸汽和熔鹽等，這些傳熱工質在接收器內可以加熱到攝氏450度然後用於發電。此外，該發電方式的儲熱系統可以將熱能暫時儲存數小時，以備用電高峰時之需。

拋物槽式聚焦系統是利用拋物柱面槽式發射鏡將陽光聚集到管形的接收器上，並將管內傳熱工質加熱，在熱換氣器內產生蒸汽，推動常規汽輪機發電。塔式太陽能熱發電系統是利用一組獨立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚集到一個固定塔頂部的接收器上以產生高溫。

除了上述幾種傳統的太陽能熱發電方式以外，太陽能煙囪發電、太陽池發電等新領域的研究也有進展。

發電裝置

太陽能發電是利用電池組件將太陽能直接轉變為電能的裝置。太陽能電池組件（Solar cells）是利用半導體材料的電子學特性實現P-V轉換的固體裝置，在廣大的無電力網地區，該裝置可以方便地實現為用戶照明及生活供電，一些已開發國家還可與區域電網併網實現互補。目 前從民用的角度，在國外技術研究趨於成熟且初具產業化的是"光伏--建築（照明）一體化"技術，而國內主要研究生產適用於無電地區家庭照明用的小型太陽能發電系統。

太陽能發電系統主要包括：太陽能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統，控制器和逆變器為控制保護系統，負載為系統終端。

太陽能電池與蓄電池組成系統的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統工作特性。

電池單元

由於技術和材料原因，單一電池的發電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經串、並聯組成的電池系統，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一隻矽晶體二極體，根據半導體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產生非平衡載流子即電子和空穴。同於P-N結勢壘區存在著較強的內建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內建電場的兩側面引出電極並接上負載，理論上講由P-N結、連線電路和負載形成的迴路，就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實現了對負載的功率P輸出。

理論研究表明，太陽能電池組件的峰值功率Pk，由當地的太陽平均輻射強度與末端的用電負荷（需電量）決定。

儲存單元

太陽能電池產生的直流電先進入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統的工作效率和特性。蓄電池技術是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時間（發電時間）的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預定的連續無日照時間決定。

控制器

控制器的主要功能是使太陽能發電系統始終處於發電的最大功率點附近，以獲得最高效率。而充電控制通常採用脈衝寬度調製技術即PWM控制方式，使整個系統始終運行於最大功率點Pm附近區域。放電控制主要是指當電池缺電、系統故障，如電池開路或接反時切斷開關。目 前日立公司研製出了既能跟蹤調控點Pm，又能跟蹤太陽移動參數的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。

逆變器

逆變器按激勵方式，可分為自激式振盪逆變和他激式振盪逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般採用SPWM處理器經過調製、濾波、升壓等，得到與照明負載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統終端用戶使用。

防反充二極體

太陽能光伏發電系統的防反充二極體又稱阻塞二極體，在太陽電池組件中其作用是避免由於太陽電池方陣在陰雨和夜晚不發電或出現短路故障時，擂電池組通過太陽電池方陣放電。防反充二極體串聯在太陽電池方陣電路中，起單嚮導通作用。因此它必須保證迴路中有最大電流，而且要承受最大反向電壓的衝擊。一般可選用合適的整流二極體作為防反充二極體。一塊板的話可以不用任何二極體，因為控制器本來就可防反衝。板子串聯的話，需要安裝旁路二極體，如果是並聯的話就要裝個防反衝二極體，防止板子直接沖電。防反充二極體只是保護作用，不會影響發電效果。

效率

在太陽能發電系統中，系統的總效率ηese由電池組件的PV轉換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負載的效率等組成。但相對於太陽能電池技術來講，要比控制器、逆變器及照明負載等其它單元的技術及生產水平要成熟得多，而且系統的轉換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉換率，降低單位功率造價是太陽能發電產業化的重點和難點。太陽能電池問世以來，晶體矽作為主角材料保持著統治地位。對矽電池轉換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小反射；運用吸雜技術減小半導體材料的複合；電池超薄型化；改進理論，建立新模型；聚光電池等。

優勢與缺點

太陽能光伏發電具有許多獨有的優點：

1、太陽能是取之不盡、用之不竭的潔淨能源，而且太陽能光伏發電是安全可靠的，不會受到能源危機和燃料市場不穩定因素的影響；

2、太陽光普照大地，太陽能是隨處可得的，太陽能光伏發電對於偏遠無電地區尤其適用，而且會降低長距離電網的建設和輸電線路上的電能損失；

3、太陽能的產生不需要燃料，使得運行成本大大降低；

4、除了跟蹤式外，太陽能光伏發電沒有運動部件，因此不易損毀，安裝相對容易，維護簡單；

5、太陽能光伏發電不會產生任何廢棄物，並且不會產生噪音、溫室及有毒氣體，是很理想的潔淨能源。安裝1KW光伏發電系統，每年可少排放CO₂600～2300kg，NOx16kg，SOx9kg及其他微粒0.6kg；

6、可以有效利用建築物的屋頂和牆壁，不需要占用大量土地，而且太陽能發電板可以直接吸收太陽能，進而降低牆壁和屋頂的溫度，減少室內空調的負荷；

7、太陽能光伏發電系統的建設周期短，而且發電組件的使用壽命長、發電方式比較靈活，發電系統的能量回收周期短；

8、不受資源分布地域的限制；可在用電處就近發電。

任何事物都有其兩面性，太陽能光伏發電雖然具有上述的諸多優點，但是也有其缺點：

1、地理分布、季節變化、晝夜交替會嚴重影響其發電量，當沒有太陽的時候就不能發電或者發電量很小，這就會影響用電設備的正常使用；

2、能量的密度低，當大規模使用的時候，占用的面積會比較大，而且會受到太陽輻射強度的影響；

3、光伏系統的造價還比較高，系統成本40000～60000元/kW，初始投資高嚴重製約了其廣泛套用；

4、年發電時數較低，平均1300 h；

5、精準預測系統發電量比較困難。

現狀與套用

現狀

太陽能的使用主要分為幾個方面：家庭用小型太陽能電站、大型併網電站、建築一體化光伏玻璃幕牆、太陽能路燈、風光互補路燈、風光互補供電系統等，風光互補系統。

太陽能的利用還不是很普及，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛星提供能源方面得到了套用。太陽能是太陽內部或者表面的黑子連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。地球軌 道上的平均太陽輻射強度為1369w/㎡。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kw/m2，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/㎡，相當於有102000TW 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地熱能資源除外），雖然太陽能資源總量相當於現 在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。　儘管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當於500萬噸煤。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源於太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的範圍非常大，狹義的太陽能則限於太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。

太陽能發電雖受晝夜、晴雨、季節的影響，但可以分散地進行，所以它適於各家各戶分別進行發電，而且要聯接到供電網路上，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，關鍵在於要有相應的法律保障。現在美國、日本等已開發國家都已制定了相應法律，保證進行太陽能發電的家庭利益，鼓勵家庭進行太陽能發電。

日本已於1992年4月實現了太陽能發電系統同電力公司電網的聯網，已有一些家庭開始安裝太陽能發電設備。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電，則太陽能發電將占全國電力的30%－40%。當前阻礙太陽能發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3千瓦發電系統，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，太陽能發電才能夠真正普及。降低費用的關鍵在於太陽電池提高變換效率和降低成本。

美國德州儀器公司和SCE公司宣布，它們開發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摺疊且經久耐用，掛在向陽處便可發電，非常方便。據稱，使用這種新太陽電池，每瓦發電能力的設備只要1.5至2美元，而且每發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、牆壁上，每年就可獲得一二千度的電力。

套用領域

1、用戶太陽能電源：小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；3-5KW家庭屋頂併網發電系統；光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

2、交通領域：如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

3、 通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。

4、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

5、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。

6、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

7、太陽能建築：將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。

8、其他領域包括：與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；太陽能制氫加燃料電池的再生髮電系統；海水淡化設備供電；衛星、太空飛行器、空間太陽能電站等。、

設計與研究

成功地把太陽能組件和建築構件加以整合，如太陽能屋面（頂）、牆壁及門窗等，實現了"光伏--建築照明一體化（BIPV)"。1997年6月，美國宣布了以總統命名的"太陽能百萬屋頂計畫"，在2010年以前為100萬座住宅實施太陽能發電系統。日本"新陽光計畫"已在2000年以前將光伏建築組件裝機成本降到170～210日元/W，太陽能電池年產量達10MW，電池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德國僅用一年兩個月建成了全球首座零排放太陽能電池組件廠，完全用可再生能源提供電力，生產中不排放CO2。工廠的南牆面為約10m高的PV陣列玻璃幕牆，包括屋頂PV組件，整個工廠建築裝有575m2的太陽能電池組件，僅此可為該建築提供三分之一以上的電能，其牆面和屋頂PV組件造型、色彩、建築風格與建築物的結合，與周圍的自然環境的整合達到了十分完美的協調。該建築另有約45kW容量，由以自然狀態的菜子油作燃料的熱電廠提供，經設計燃燒菜子油時產生的CO2與油菜生長所需的CO2基本平衡，是一座真正意義上的零排放工廠。BIPV還注重建築裝飾藝術方面的研究，在捷克由德國WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕牆。印度西孟加拉邦為一無電島117家村民安裝了12.5kW的BIPV。國內常州天合鋁板幕牆製造有限公司研製成功一種"太陽房"，把發電、節能、環保、增值融於一房，成功地把光電技術與建築技術結合起來，稱為太陽能建築系統（SPBS），SPBS已於2000年9月20日通過專家論證。上海浦東建成了國內首座太陽能--照明一體化的公廁，所有用電由屋頂太陽能電池提供。這將有力地推動太陽能建築節能產業化與市場化的進程。

綠色照明系統最佳化設計，要求低能耗下獲得高的光效輸出，並延長燈的使用壽命。因此DC-AC逆變器設計，應獲得合理的燈絲預熱時間和激勵燈管的電壓和電流波形。處在研究開發中的太陽能照明光源激勵方式有四種典型電路：①自激推挽振盪電路，通過燈絲串聯啟輝器預熱啟動。該光源系統的主要參數是：輸入電壓DC=12V，輸出光效>495Lm/支，燈管額定效率9W，有效壽命3200h，連續開啟次數>1000次。②自激推挽振盪（簡單式）電路，該光源系統的主要參數是：輸入電壓DC=12V，燈管功率9W，輸出光效315Lm/支，連續啟動次數>1500次。③自激單管振盪電路，燈絲串聯繼電器預熱啟動方式。④自激單管振盪(簡單式）電路等方式的高效節能綠色光源。

太陽能電池

原理

太陽能電池是一對光有回響並能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種，如：單晶矽，多晶矽，非晶矽，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同，現以晶體矽為例描述光發電過程。P型晶體矽經過摻雜磷可得N型矽，形成P－N結。當光線照射太陽能電池表面時，一部分光子被矽材料吸收；光子的能量傳遞給了矽原子，使電子發生了躍遷，成為自由電子在P－N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。

吉光光電

這個過程的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

生產

生產過程大致可分為五個步驟：a、提純過程 b、拉棒過程 c、切片過程 d、制電池過程 e、封裝過程。以單晶矽為例，其生產過程可分為：

工序一：矽片清洗制絨

目的在於進行表面處理，清除表面油污和金屬雜質；去除矽片表面的切割損壞層。在矽片表面製作絨面，形成減反射織構，降低表面反射率。利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在矽片表面形成3-6 微米的金字塔結構，這樣光照在矽片表面便會經過多次反射和折射，增加了對光的吸收。

工序二：擴散

矽片的單/雙面液態源磷擴散，製作N型發射極區，以形成光電轉換的基本結構：PN結。POCl3 液態分子在N2 載氣的攜帶下進入爐管，在高溫下經過一系列化學反應磷原子被置換，並擴散進入矽片表面，激活形成N型摻雜，與P型襯底形成PN結。主要的化學反應式如下：POCl3 + O2 → P2O5 + Cl2 P2O5 + Si → SiO2 + P。

工序三：等離子刻邊

去除擴散後矽片周邊形成的短路環。

工序四：去除磷矽玻璃

去除矽片表面氧化層及擴散時形成的磷矽玻璃（磷矽玻璃是指摻有P2O5的SiO2層）。

工序五：PECVD

目的在於減反射+鈍化，PECVD即電漿增強化學氣相澱積設備，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；製作減少矽片表面反射的SiN 薄膜（～80nm）；SiN 薄膜中含有大量的氫離子，氫離子注入到矽片中，達到表面鈍化和體鈍化的目的，有效降低了載流子的複合，提高了電池的短路電流和開路電壓。矽烷與氨氣反應生成SiN 澱積在矽片表面形成減反射膜。利用高頻電源輝光放電產生電漿對化學氣相沉積過程施加影響的技術。由於電漿存在，促進氣體分子的分解、化合、激發和電離，促進反應活性基團的生成，從而降低沉積溫度。PECVD在200℃～500℃範圍內成膜，遠小於其它CVD在700℃～950℃範圍內成膜。反應過程中有大量的氫離子注入到矽片中，使矽片中懸掛鍵飽和、缺陷失去活性，達到表面鈍化和體鈍化的目的。

工序六：絲網印刷

用絲網印刷的方法，完成背場、背電極、正柵線電極的製作，已引出產生的光生電流。給矽片表面印刷一定圖形的銀漿或鋁漿，通過燒結後形成歐姆接觸，使電流有效輸出；正面電極用Ag金屬漿料，通常印成柵線狀，在實現良好接觸的同時使光線有較高的透過率；背面通常用Al金屬漿料印滿整個背面，一是為了克服由於電池串聯而引起的電阻，二是減少背面的複合。

工序七：烘乾和燒結

烘乾金屬漿料，並將其中的添加料揮發（前3個區）；在背面形成鋁矽合金和銀鋁合金，以製作良好的背接觸（中間3個區）；鋁矽合金過程實際上是一個對矽進行P摻雜的過程，需加熱到鋁矽共熔點（577℃）以上。經過合金化後，隨著溫度的下降，液相中的矽將重新凝固出來，形成含有少量鋁的結晶層，它補償了N層中的施主雜質，從而得到以鋁為受主雜質的P層，達到了消除背結的目的。在正面形成銀矽合金，以良好的接觸和遮光率；Ag漿料中的玻璃添加料在高溫（~700度）下燒穿SiN膜，使得Ag金屬接觸矽片表面，在銀矽共熔點（760度）以上進行合金化。

前景

太陽能電池的套用已從軍事領域、航天領域進入工業、商業、農業、 通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區、高山、沙漠、海島和農村使用，以節省造價很貴的輸電線路。但是在目前階段，它的成本還很高，發出1kW電需要投資上萬美元，因此大規模使用仍然受到經濟上的限制。

但是從長遠來看，隨著太陽能電池製造技術的改進以及新的光—電轉換裝置的發明，各國對環境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規模地利用太陽能開闢廣闊的前景。

分散式太陽能發電

套用

分散式光伏發電系統，又稱分散式發電或分散式供能，是指在用戶現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統，以滿足特定用戶的需求，支持現存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。
分散式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、併網逆變器、交流配電櫃等設備，另外還有電站監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能，經過直流匯流箱集中送入直流配電櫃，由併網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載，多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。

系統套用範圍：可在農村、牧區、山區，發展中的中、小城市或商業區附近建造小型分散式電站，解決當地用電需求。

方案特點

系統相互獨立，可自行控制，避免發生大規模停電事故，安全性高；
彌補大電網穩定性的不足，在意外發生時繼續供電，成為集中供電不可或缺的重要補充；
可對區域電力的質量和性能進行實時監控，非常適合向農村、牧區、山區，發展中的中、小城市或商業區的居民供電，大大減小環保壓力；
輸配電損耗低，甚至沒有，無需建配電站，降低或避免附加的輸配電成本；土建和安裝成本低；
調峰性能好，操作簡單；由於參與運行的系統少，啟停快速，便於實現全自動。

維護與保養

1、太陽能光伏發電系統中的光伏方陣：檢查並緊固聯結螺栓和導線，測試輸出，調整傾角。

2、跟蹤器：潤滑軸承，檢查螺栓和減震。

3、備用燃料系統：確定接線，並已經檢查完好，隨時可用。

4、充電控制器：檢查整流器電壓設定，檢查電壓表指示正常。如果電池溫度低於55°F，應該允許充電到較高的電壓(對於12伏的系統至少14.8伏)。如果你的充電控制器有溫度補償功能，會自動進行調整。如果有外接的溫度感測器，確保已經貼在電池上。如果沒有自動調整功能，就需要進行手動的把電壓調高，並在春季時調回去(調到14.3伏)。如果充電控制器不可調，就儘量保持電池處於較溫暖的環境。

5、蓄電池(鉛酸的)：檢查每塊電池的電壓，排除失效的，並確定是否需要均衡充電。如果需要就進行均衡充電維護(通常，在蓄電池充滿後再進行8小時的中等過充)。把蓄電池上面的液體或灰塵洗淨(用乾燥的蘇打粉中和酸性沉澱物)。清潔或更換腐蝕的接線端子。在接線端子上塗敷凡士林油以防止進一步的腐蝕。檢查電池液，如有必要補充蒸餾水或去離子水。檢查通風(通風管內是否有昆蟲等)。注意：檢查導線的尺寸，連線，保險絲等安全措施。接地雷擊保護：安裝或檢查接地柱或地線。

6、負載或電器：檢查隱形負載或低效率用途壁燈的變壓器和帶遙控的電視機只要接通電源就耗電；檢查發黑的白熾燈，考慮用鹵素燈或螢光燈更換；更換髮黑的螢光燈管；清潔照明燈及其固定支架上的灰塵。

7、逆變器：檢查調節器，安裝設定，接線。注意：帶有充電功能的逆變器的充電電壓應設定到14.5(29)伏。參照使用手冊。如有必要增加額外的溫度探測器。

8、電池溫度鉛酸蓄電池的容量在30°F時損失25%。充滿後，在20°F時結冰導致損壞。夏季的過熱也會影響其壽命。因此電池應當避免在極端的室外溫度環境下使用。根據國家標準安裝在室內電池可以安全運行。

前景展望

日本提出的創世紀計畫。準備利用地面上沙漠和海洋面積進行發電，並通過超導電纜將全球太陽能發電站聯成統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。

天上發電方案。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電站構想，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、雷射束等各種方案。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。

從各國的節能減排目標和聯合國的《可再生能源特別報告》中看出，到2050年實現高比例的可再生能源替代是一個世界性的趨勢，這將會促進中國太陽能光伏發電產業的發展。2012年10月26日，國家電網公司發布《關於做好分散式光伏發電併網服務工作的意見》，大幅度降低光伏發電入網門檻；國家能源局明確指出，到2020年裝機目標是1億KW，今後幾年都是超過10個GW的國內裝機容量。到2030年整個能源需求達到50億噸標準煤，2050年達到52億噸，可再生能源在2050年的整個能源需求里占到40%，在電力需求里可再生能源達到60%的比例，光伏發電可能裝機要達到10億KW。國家政策的大力支持，將會推動中國太陽能光伏發電產業的快速健康發展。

國家能源局12月24日發布《國家能源局綜合司關於做好太陽能發展“十三五”規劃編制工作的通知》，其中，太陽能光熱發電被作為重要內容予以提及，這意味著光熱發電將成為我國“十三五”期間著力發展的重要產業。太陽能利用的主要類型，重點包括太陽能光伏發電和太陽能熱利用，具備太陽能熱發電工程建設條件的地區，還應包括太陽能熱發電的內容。規劃期為2016-2020年，發展目標展望到2030年。其中太陽能熱發電的規劃研究內容包括：太陽能熱發電重點區域及規模、重點項目選址及建設條件、技術路線和技術經濟性研究等。太陽能熱利用規劃研究內容包括：太陽能熱利用目標、重點地區、發展模式、城鎮和農村建築套用推廣方式和措施等。

太陽能熱利用專題規劃包括研究提出“十三五”期間太陽能熱利用的總體目標和任務，提出建築熱水供暖、工業熱水、空調製冷等領域的分類發展目標和區域布局；研究提出我國太陽能熱利用的技術發展路線圖；針對中高溫技術研發、關鍵裝備製造、系統集成技術、與常規能源系統融合等重點環節，提出技術創新的發展目標、實施方案和保障措施；分析比較中外產品和系統的競爭優勢和劣勢，比較國內外製造業的優勢和劣勢，研究提出“十三五”期間提升產業競爭力的目標、任務和保障措施；提出“十三五”期間完善太陽能熱利用標準、檢測和認證體系的任務、目標及實施步驟，提出加強產品質量控制、運行維護體系建設的政策和措施。

我國光熱發電產業在經歷了十二五期間的沉澱蓄勢後，已基本完成了產業鏈的建設和技術的積累，部分企業也掌握了一定的項目開發經驗。2015年是十二五的最後一年，雖然我們已無法完成原定的1GW裝機目標，但伴隨政府層面對光熱發電產業的愈加重視，實質性支持政策的下發，依託現有的產業基礎，我國光熱發電產業也必會在十三五期間迎來爆發。

無疑，利用太陽能發電的光伏發電技術前景廣闊。太陽能資源近乎無限，光伏發電也不產生任何環境污染，是滿足未來社會需求的理想能源。隨著光伏發電技術的深入發展，轉換效率的逐步提高，系統成本的日趨合理，以及相關的分散式發電技術、智慧型電網等的完善，光伏發電這種綠色能源將成為未來社會的重要能源。