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为什么用屋顶也能发电？
人们进入园区，乍看起来，红墙黑瓦的三层楼房，不锈钢材全封的阳台窗户闪闪发亮，与一般别墅建筑没有多大区别，但是，当你抬头望见屋顶上的墨青色光伏电板时你就会说，原来这就是屋顶电站！
　　浙江北部的沙家浜村，近年来名闻遐迩。暮春之初，天气晴朗，阳光普照在沙家浜村的光伏园区，金灿灿的油菜花衬托起一幢幢农村别墅，映现出一派现代化建筑群的姿态，显得那么静谧、舒坦。
　　人们进入园区，乍看起来，红墙黑瓦的三层楼房，不锈钢材全封的阳台窗户闪闪发亮，与一般别墅建筑没有多大区别，但是，当你抬头望见屋顶上的墨青色光伏电板时你就会说，原来这就是屋顶电站！太阳光照射在电板上，就会发出电来，然后并入电网，而住户用电再从电网上获取。接着，大家又可以看到紧靠墙壁的两个箱体，左边大箱是并入电网用的，右边小的是进入住户的电表箱。
　　光伏发电是一种简单有效、绿色环保、安全可靠的可再生能源。这个住宅小区的光伏太阳能项目就是在屋顶上安装太阳能电池，让它们在阳光下静静地工作，默默地向住户发送电能。然而，如今看来十分简单的&屋顶电站&（太阳能屋顶光伏电站），是人类经过100多年的科学探索才取得成功的。
　　回顾历史，自从1839年，法国科学家贝克雷尔发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差（简称&光伏效应&）以后，直到1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成功实用的单晶硅太阳电池，太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术才正式诞生。这是从理论到实践的一次飞跃。
　　沙家浜社区首批实施100户屋顶光伏电站，它属于分布式太阳能光伏发电模式，就是指在用户现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，再由并网逆变器逆变成交流电，并入公共电网，或者供给建筑自身负载。多余或不足的电力通过联接公共电网来调节。
1. 太阳电池，2. 控制器，3. 电线，4. 逆变器，5. 负载
　　利用半导体的光电效应产生电流的原理是这样的：硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子，如磷原子，就成为带负电的N型半导体；若在纯硅中掺入有3个电子的原子，如硼原子，形成带正电的P型半导体。当P型半导体和N型半导体结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。这个理论被实践证实后，通过单晶硅（或者多晶硅）太阳电池才真正实现了太阳能发电。例如，多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成了P－N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大电路板。一般在组件四周包上铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化成交流电，还需要安装并网逆变器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。
　　太阳能发电受到人们的青睐是在上世纪70年代后，主要是随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，燃料能源正在一天天减少，而对环境造成的危害越来越严重，酸雨影响日益突出。这时，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。其中，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的，还是无污染、廉价、人类能够自由利用的可再生能源。太阳光每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6&1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大，出现了一个新的飞跃。
　　中国的光伏发电市场主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用。由于成本较高，并网发电处于示范、试点阶段。从目前的科技水平来看，光伏发电还不够完善。比如太阳电池光电转回效率相对较低；受到自然条件影响，能量输入不连续：白天有，晚上没有；晴天有，阴天没有；需要储能、互补或并网；目前的成本较高：系统投资高于常规能源发电，也高于风力发电、生物质能发电等可再生能源发电方式。显然，太阳能光伏发电任重道远，也为科技人员创新光伏产业提供了新机遇。
　　在今后的十几年中，我国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年，光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏产业，太阳能光伏发电将迎来新一轮的快速增长，光伏产业将进入&黄金时期&。
　　我们相信，现在的一个光伏园区好比是星星之火，几年以后就有可能构成燎原之势，现代的&普罗米修斯&一定会把&太阳能之火&送到千家万户和沙漠田园。
关键词 ：光伏 太阳能 科技 半导体 光电
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