1 光伏组件加工基础

1.1 光伏发电简介

石油、煤炭等传统的化石燃料能源正在一天天逐渐减少，其使用过程中对环境造成的污染也日益突出。科学告诉我们，太阳每秒辐射到地球表面的能量高达80万千瓦时，假如把其中0.1%的能量转化为电能，以5%的转换率计算，每年发电量可达5.6×1012千瓦时，相当于当前世界每年能量消耗的40倍，太阳能是取之不尽、用之不竭、无污染、绿色环保、人类能够随时随地可以自由利用的能源，因此，太阳能发电的发展潜力十分巨大。

小知识

1kW·h（千瓦时）电能为1度电，数值上等于功率为1kW的电器运行1h所耗费的电能。

利用光生伏特效应，把太阳光能直接转换成电能的过程，称为光伏发电，也称为太阳能发电，相应的产业称为光伏产业。当太阳光或其他光照射到半导体的PN结上时，PN结吸收光子的能量，产生数量相等的正、负电荷，在电场力的作用下，这些电荷被迁移到PN结的两侧，从而形成电动势，这就是光生伏特效应。如果外接用电设备形成回路，就可以形成电流。

小知识

PN结是指在一块纯净的半导体材料（如硅片）相邻的两个区域分别掺入少量其他元素，如磷和铝等，在它们的交界面上所形成一块特殊的区域。

近年来国际上光伏发电技术发展迅速，世界上已经建成了10多个兆瓦级光伏发电系统，6座兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电发展规划的国家，1997年又提出了“百万屋顶”计划；日本1992年启动了新阳光计划，截至2003年日本光伏组件生产数量占全世界的50%，世界前10大光伏厂商有4家在日本；而德国新可再生能源法规定了光伏发电入网电价，大大推动了光伏发电市场和产业的发展，德国已成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家；瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定了光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速光伏发电的产业进程。

中国地处北半球，在广阔的土地上有着丰富的太阳能资源，大多数地区年平均日辐射量在4kW·h/m2 以上，西藏日辐射量最高达7kW·h/m2，年日照时数大于2000h。中国与同纬度的其他国家相比，太阳能资源与美国相近，比欧洲、日本优越得多。我国每年太阳能理论储量相当于17 000亿吨标准煤，因此太阳能资源开发利用的潜力非常大。

中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段，太阳能电池及其组件产量逐年稳步增加。在“光明工程”、“送电到乡”和“金太阳工程”等国家大型项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业发展迅猛。到2008年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到120MW，从事太阳能电池生产的企业达到60余家，太阳能电池生产能力达到3000MW/年，实际年产量达到1200MW，已超过日本和欧洲，并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等由多个环节组成的完整产业链。特别是多晶硅材料生产技术取得了重大进展，突破了年产千吨大关，突破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国光伏发电的规模化发展奠定了基础。2007年是我国太阳能光伏产业快速发展的一年，受益于太阳能产业较好的前景，整个光伏产业出现了前所未有的投资热潮。

小知识

MW（兆瓦）为发电功率的单位，1MW=103 kW。

小提示

金太阳工程：以国家财政补贴的形式，计划用3年的时间，在全国建立500MW的光伏发电示范项目若干个，以支持国内的光伏技术应用。

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要地位，不但可替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中所占的比例也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力供应的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。预计到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年，我国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。

小提示

2009年12月国内最大的地面并网型光伏电站——江苏徐州协鑫20MW光伏电站正式投入运行，该电站占地约453 335m2，投资回收周期为12年左右。