发布时间:2024-12-08 16:00:55 来源: sp20241208
图为浙江省台州市仙居县山野间的光伏发电设施。 王华斌摄(人民视觉)
习近平总书记在主持中共中央政治局第十二次集体学习时强调:“我国风电、光伏等资源丰富,发展新能源潜力巨大。经过持续攻关和积累,我国多项新能源技术和装备制造水平已全球领先,建成了世界上最大的清洁电力供应体系,新能源汽车、锂电池和光伏产品还在国际市场上形成了强大的竞争力,新能源发展已经具备了良好基础,我国成为世界能源发展转型和应对气候变化的重要推动者。”据中国光伏行业协会统计,2023年,我国光伏产业规模持续扩大,多晶硅、硅片、硅电池、组件等主要制造环节产量同比增长超过64%,行业总产值超过1.75万亿元。光伏产业在推动我国新能源高质量发展、助力共建清洁美丽的世界等方面作出重要贡献。
追寻光的能量,发展绿色清洁能源
太阳能储存量大,没有环境污染,是重要的可再生清洁能源。当阳光从1.5亿公里外照耀地球时,除了在大气层中的反射、吸收和散射,大约50%的能量可以照射到地球表面,其地面辐射的平均强度是每平方米1366瓦。因此,从理论上讲,只需将照射在地面的太阳光能量利用万分之一,就可以满足人类现在的能源需求。
我们平时所说的太阳能,一般指太阳能光热和太阳能光伏,其分别利用了阳光的光热效应和光伏(光电)效应。光热效应是指将太阳的能量集聚起来,再转换成热能。如在我国城乡广泛应用的太阳能热水器、太阳能灶等,也包括将太阳能转换成热能后,再利用热能发电这一形式。而光伏效应则是将太阳能通过太阳电池,直接转换成电能。这种光电转换主要借助半导体器件的“光生伏特”效应进行,不仅可以用于空间站、卫星供电,还可以用于家庭、工厂屋顶电站以及大型太阳能光伏电站,实现大规模并网发电。
太阳能光伏研究的历史不到200年,实际应用70多年,大规模应用则集中于近20年。1839年,法国实验室首先观察到光伏现象,发现光照在盐酸液体上可以产生电流。1876年,科学家在硒材料上观察到光照使固体产生电流的现象。几年后,科学家利用硒薄膜制备了第一个太阳能光伏电池,在阳光下产生电流。直到1905年,爱因斯坦揭示光电原理以后,人们才真正理解太阳能光电转换的奥秘。1954年,借助硅半导体技术,贝尔实验室发明了现代意义上的太阳电池,光电转换效率达到6%,从此开启了现代太阳能光伏技术和产业发展的时代。
太阳电池最早应用于卫星。1958年,人们在卫星上首次使用太阳电池。十几年后,我国制造的第二颗人造卫星也使用了太阳电池。太阳电池的研究成功,为卫星、空间站等现代航天系统提供能源动力,促进人类航天事业发展。鉴于当时的技术和产业基础,太阳电池成本非常高,很难大规模生产应用。因此,很多国家开始加大对太阳能光伏的研究力度,以提升电池的光电转换效率,降低成本。
我国自上世纪50年代研制出太阳电池后,持续深耕光伏产业。上世纪90年代,为解决西部偏远地区的电力供应问题,独立光伏用户和小型光伏电站逐渐开始建设,特别是2002年前后我国实施的“光明工程”“送电到乡”等工程,为解决偏远地区人们用电难起到重要作用。2005年,我国制定了可再生能源法,大力推进太阳能、风能等可再生能源开发利用,为我国太阳能光伏产业飞速发展和相关技术世界领先奠定坚实基础。
从跟跑到领跑,技术创新提升光电转换效率