태양 에너지 (긴급한 필요)! ! !

피크

(중국 과학원 자원 및 환경 과학 정보 센터 란저우 730000)

태양열은 매장량이 무한하고 보편성, 개발이용청결성, 경제성이 점차 드러나는 등 기존 에너지, 특히 화석에너지로 인한 에너지 부족, 환경오염, 온실효과 등의 문제를 해결하는 효과적인 방법이며 인류의 이상적인 대체에너지다. 현재, 태양에너지 개발 이용 기술 및 보급 응용은 비약적으로 발전하고 있다. 1997 년 전 세계 태양전지 판매량이 40% 증가하여 전 세계에서 가장 빠르게 성장하는 에너지가 되었습니다. 태양열 온수기는 이미 하나의 산업을 형성하고 있으며, 뛰어난 가격 대비 성능으로 가스, 전기 온수기 시장에 끊임없이 충격을 주고 있다. 태양열 발전소도 상업화되었습니다. 이것은 대형 태양열 발전소의 희망입니다. 광전기 기술은 더 빠르게 발전하여 광전기 변환 효율이 지속적으로 향상되고, 광전지 제조 비용이 계속 하락하고, 각종 신형 태양전지가 출시되었다. 각국은 태양에너지의 개발과 활용을 매우 중시하며 각국 정부가 내놓은 광전지 프로그램 (예: 독일의 천지붕 계획, 일본의' 아사히 7 년 계획', 미국의' 백만 지붕 계획' 등) 을 보여준다. 이스라엘에서는 주거용 태양열 온수기 설치율이 80% 에 달할 때 새로 지은 모든 주택에 태양열 온수기를 설치해야 한다고 명시했다. 중국 태양 에너지의 개발과 이용은 그 성공을 거두었지만, 많은 문제와 부족도 있다. 중국의 태양 에너지 개발 및 이용 현황에 대한 포괄적 인 분석을 바탕으로 중국의 태양 에너지 산업의 발전에 대해 다음과 같은 생각을 제시한다. ① 태양 에너지 개발 및 활용에 중점을두고 태양 에너지 경제 시대를 맞이한다. (2) 투자를 늘리고 향상된 광전 개발 전략을 실행한다. (3) 태양열 온수기 산업을 지원하기 위해 정책 우대력을 높인다. ④ 자원의 장점을 최대한 발휘하고 산업의 장점을 변화시킨다.

2 1 세기 초 인류는 경제와 사회의 지속 가능한 발전을 실현하는 데 큰 도전에 직면하게 될 것이며, 자원이 제한적이고 환경 요구 사항이 엄격한 이중 제약 하에서 경제를 발전시키는 것은 이미 전 세계적으로 뜨거운 이슈가 될 것입니다. 에너지 문제는 재래식 에너지의 부족뿐만 아니라 화석 에너지의 개발과 활용이 환경오염, 온실효과 등 화석 연료의 연소와 관련된 일련의 문제를 야기한다는 점에서 더욱 두드러질 것이다. 현재의 환경 문제는 에너지, 특히 화석 에너지의 개발과 활용에 크게 기인한다. 따라서, 이러한 에너지 문제를 해결 하 고 지속 가능한 개발을 달성 하기 위해, 인간은 과학 기술 진보에 의존 하 고, 재생 가능한 청정 에너지의 대규모 개발 및 활용에 의존 수 있습니다. 태양열은 독특한 장점으로 개발 활용이 2 1 세기에 크게 발전하여 결국 세계 에너지 구조 이전에 중요한 역할을 하여 2 1 세기 후반의 주도에너지가 될 것이다. -응?

1 태양 에너지와 화석 에너지의 간략한 비교

1..1화석 에너지로 인한 문제

(1) 에너지 부족

재래식 에너지의 제한성과 분포 불균형성으로 인해 세계 대부분의 국가에서 에너지 공급이 부족하여 경제 발전의 요구를 충족시킬 수 없다. 장기적으로 볼 때, 세계가 이미 밝혀낸 석유 매장량은 2020 년, 천연가스는 2040 년 정도만 사용할 수 있으며, 매장량이 풍부한 석탄 자원도 2,300 년 [1] 밖에 쓸 수 없다. 따라서 가능한 한 빨리 화석 에너지의 대체 에너지를 해결할 방법을 찾지 못하면 인류는 조만간 화석 연료가 고갈될 위기에 직면하게 될 것이다.

(2) 환경오염

현재 석탄 석유 등 화석연료의 연소로 매년 수십만톤의 유황 등 유해 물질이 하늘로 던져져 대기 환경을 심각하게 오염시켜 주민들의 건강과 삶의 질에 직접적인 영향을 미치고 있다. 산성비는 일부 지역에서 형성되어 토양과 물을 심각하게 오염시켰다. 이러한 문제들은 결국 사람들이 에너지 구조를 바꾸고 태양열과 같은 재생 청정 에너지에 의지하여 해결하도록 강요할 것이다.

(3) 온실 효과

화석 에너지의 이용은 환경오염을 초래할 뿐만 아니라 대량의 온실가스를 배출하여 온실효과를 발생시켜 지구 기후 변화를 일으킨다. 이 문제는 이미 글로벌 의제에 제기되었고, 그 영향은 심지어 환경에 대한 오염을 넘어섰다. 관련 국제기구는 각국 이산화탄소 등 온실가스 배출을 제한하는 여러 차례 회의를 열었다.

1.2 태양 에너지 자원 및 개발 및 이용 특성

(1) 매장량의' 무한대' 입니다

태양열은 무궁무진한 재생에너지로 이용량이 크다. 태양이 초당 방사하는 에너지는 약 1.6× 1023kW 이며, 이 중 지구에 도달하는 에너지는 최대 8× 10 13kW 로 6 에 해당한다. 이에 따라 1 년 지구 표면에 도달하는 태양에너지의 총량은 약 1 .892 ×1.01.3 억 톤의 표준 석탄에 해당하며, 현재 세계 주요 에너지 탐사 매장량의/Kloc-이다. 태양의 수명은 적어도 40 억 년이다. 인류 역사에 비해 태양이 지구를 지속적으로 공급할 수 있는 시간은 무한하다고 할 수 있다. 기존 에너지의 유한성에 비해 태양열은' 무한' 의 매장량을 가지고 있어 무궁무진하고 무궁무진하다. 이것은 태양 에너지의 개발과 이용이 인류가 재래식 에너지 부족과 고갈을 해결하는 가장 효과적인 방법이 될 것이라고 결정한다. -응?

(2) 존재의 보편성

위도와 기후조건이 다르기 때문에 태양 복사가 고르지 않지만, 다른 에너지에 비해 태양 에너지는 지구의 대부분 지역에서 통용되어 현지에서 이용할 수 있다. 이는 재래식 에너지가 부족한 국가와 지역에서 에너지 문제를 해결할 수 있는 밝은 전망을 제공한다. -응?

(3) 사용 된 청결도

태양열과 풍력, 조석에너지 등 청정에너지와 마찬가지로 개발 이용시 오염이 거의 없고 매장량이 무한하며 인류의 이상적인 대체에너지다.

(4) 이용의 경제성

우리는 두 가지 측면에서 태양 에너지 이용의 경제성을 볼 수 있다. 첫째, 태양열은 무궁무진하고, 무궁무진하며, 태양에너지를 받는 것은 어느 곳에서나 사용할 수 있으며, 어떠한' 세금' 도 내지 않아도 된다. 둘째, 현재의 기술 발전 수준에서 일부 태양열 이용은 경제적이다. 예를 들어 태양열 온수기는 일회성 투입이 매우 높지만, 사용 과정에서 에너지를 소비하지 않으며, 전기 온수기, 가스 온수기는 사용할 때 여전히 돈을 소비해야 한다. 관련 연구결과에 따르면 태양열 온수기는 경쟁력이 매우 강하다. 과학기술이 발달하고 인류가 태양에너지를 이용한 기술 돌파를 개발함에 따라 태양에너지 이용의 경제성이 더욱 두드러질 것이다.

1.3 265438+ 태양열은 20 세기 후반에 주도권을 잡을 것이다.

세계 각국, 특히 선진국들은 2 1 세기의 에너지 문제에 특별한 관심을 기울이고 있다. 화석에너지의 매장량이 제한되어 있고 이용과정에서의 오염으로 인해 세계 각국의 전문가들은 태양열과 같은 재생에너지에 대해 낙관적이다. 비록 태양에너지의 이용은 세계 에너지 소비의 극히 일부에 불과하다. 20 세기가 석유의 세기라면 2 1 의 세기는 재생에너지와 태양에너지의 세기다. 권위 있는 전문가의 추산에 따르면 [4] 재생에너지 강화 발전 전략을 실시하면 다음 세기 중엽까지 재생에너지가 세계 전력 시장의 3/5, 연료 시장의 2/5 를 차지할 것으로 전망된다. 세계 에너지 구조의 변화에서 태양열은 두드러진 위치에 있다. 미국 Marchetti 박사의 세계 1 차 에너지 대체 추세에 대한 연구 결과 (예: 1) 에 따르면 태양열은 2 1 Shell Oil Company 는 오랜 연구 끝에 다음 세기의 주요 에너지가 태양열이라는 결론을 내렸습니다. 일본 경제기획부와 산양회사는 협력 연구를 거쳐 2030 년까지 전 세계 전력 생산의 절반이 태양에너지 [2] 에 의존할 것으로 전망했다. 세계관찰연구소의 첫 보고서에서 지적한 바와 같이, 신흥' 태양경제' 는 미래의 글로벌 에너지의 주류가 될 것이다. 최근 보고서에 따르면 태양전지 전 세계 판매량은 65438 원에서 0997 원으로 40% 증가하여 전 세계에서 가장 빠르게 성장하는 에너지원이 됐다.

2. 태양에너지 개발 이용 기술 및 산업화 현황과 발전 추세?

인류가 태양에너지를 이용한 지 이미 수천 년이 지났지만, 발전은 줄곧 더디고, 현대의 의미에서의 개발 이용은 거의 반세기밖에 되지 않았다. 65438 년부터 0954 년까지 벨 연구소는 세계 최초의 태양전지를 개발해 태양에너지 개발 활용의 새로운 장을 열었다. 이후 태양에너지 개발 이용 기술이 급속히 발전한 것은 특히 1970 년대에 발발한 세계적인 석유 위기로 태양에너지 개발을 강력하게 추진했다. 거의 반세기 동안의 노력 끝에 태양열 이용 기술과 그 산업이 갑자기 튀어나와 에너지 산업의 생력군이 되었다. 지금까지 태양 에너지의 응용은 매우 광범위했지만, 결국에는 태양열 이용과 빛 에너지 이용이라는 두 가지 측면으로 분류할 수 있다. 태양에너지 이용의 구체적인 형태와 용도는 그림 2 에 나와 있다. -응?

그림 2 태양 에너지 이용 시스템

2. 1 태양열 이용 및 산업 발전?

지속 가능한 발전 전략에 따르면 태양열 이용은 고탄소 연료를 대체하여 에너지 생산과 단말기 이용에서 중요한 역할을 할 것이다. 그림 2 에서 볼 수 있듯이 태양열 활용의 응용 분야는 태양열 발전 (에너지 출력) 과 건물 에너지 (터미널 직접 에너지 사용) 로 요약될 수 있으며 난방, 에어컨, 온수를 포함한다. 현재 태양열 온수기와 태양열 발전은 가장 활발하고 발달한 산업이다. -응?

2.1..1태양열 온수기?

전 세계적으로 태양열 온수기의 기술은 이미 매우 성숙되어 하나의 산업을 형성하고 있으며, 우수한 성능으로 전기 온수기 시장과 가스 온수기 시장에 끊임없이 충격을 주고 있다. 외국 태양열 온수기의 발전은 매우 이르지만, 1980 년대 석유 가격 인하와 새로운 에너지 감면 정책 방향 취소로 공업화 국가 태양열 온수기의 총 판매량이 수십만 평방미터를 헤매고 있다. KLOC-0/992 년 해외 태양열 온수기 총량은 45 만 m2 로 일본 20 만 m2, 미국 12000 m2, 유럽 8 만 m2, 기타 국가 5 만 m2 로 알려졌다. 세계 환경 개발 대회가 있은 후, 많은 나라들은 태양열 온수기가 기존 에너지를 절약하고 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 잠재력을 주목하기 시작했습니다. 미국 캘리포니아 수도 새크라멘토의 계획에 따르면, 2000 년까지 태양열 온수기가 그 주의 4 만 7 천 대의 가정용 전기 온수기를 대신할 것이다. 2000 년에는 일본 태양열 온수기의 수가 두 배가 될 것입니다. 이스라엘은 새로 지은 모든 주택에 태양열 온수기를 설치해야 한다고 명시했다. 현재 중국은 세계에서 태양열 온수기 생산량이 가장 많은 나라입니다. 1992 의 판매량은 50 만 ㎡으로 세계 다른 나라의 판매량을 합한 것이다. 1995 판매량이 두 배로 증가하여 1 만 ㎡에 이르렀다. 예비 통계에 따르면 1997 년 중국 태양열 온수기 판매량은 300 만 m2 였다. 현재 우리나라는 태양열 온수기 연구, 생산, 판매, 설치에 종사하는 기업이 1000 개 이상, 연간 생산액 20 억원, 에너지 공사 종사자 15000 명, 1 990 명을 넘습니다 주택중 온수기 설치율은 이스라엘에서 80%, 일본에서는 1 1%, 대만에서는 2.7%[6] 에 달했다. 국내에서는 대략 천분의 몇 분의 1 정도인데, 응용 잠재력을 보급하는 것은 여전히 매우 크다. 국제적으로 태양열 온수기 제품은 답답함, 평판, 전유리 진공관의 발전을 거쳤다. 현재 그 제품의 발전 방향은 여전히 집열기의 효율을 높이는 데 집중되어 있다. 예를 들면 집열기의 덮개와 열침 사이의 중간층에 투명 단열재를 적용하여 열 손실을 줄이는 것이다. 폴리에스테르 박막 투명 벌집은 독일과 이스라엘에서 이미 양산되었다. 。

전 세계 환경 의식과 에너지 절약 의식이 높아짐에 따라 태양열 온수기가 점차 전기 온수기와 가스 온수기를 대체할 것이다. 태양열 온수기는 여전히 시장 가격이 높고 계절과 날씨의 영향을 받는 등 단점이 있지만 태양열 온수기는 에너지 소비, 안전, 무공해 등의 장점을 가지고 있으며, 그 경제성도 기술 발전에 따라 점차 드러나고 있다. 표 1 세 가지 온수기 경제지표 비교 결과. [3]. 태양열 온수기는 경제적으로 매우 경쟁력이 있음을 알 수 있다.

표 1 3 가지 온수기 경제지표 비교

프로젝트 품종의 수명 (년)

사용 일수 (일)

인수 비용? (위안)

운영 비용? (위안)

총 투자? (위안)

어음을 비축하다

태양열 온수기

10~ 15

300*2300

250

2550

매일.

제수전기 온수기

5~8

300

1000

4500

550080kg

수온 40 가스 온수기

여섯；육

300

5003

700420

0 ~ 60℃ 계산

* 전문가들은 이 수치가 250 일 정도 되어야 한다고 생각합니다.

2. 1.2 태양열 발전 기술?

1980 년대 태양열 이용 기술의 가장 큰 돌파구는 태양열 발전의 상업화이다. 1984 년부터 199 1 년 * * 미국 남부 캘리포니아에서 Luz International 은 실린더 포물선형 슬롯 분산 집중 시스템을 사용하는 9 개의 태양열 발전소를 건설했습니다. 총 발전 효율은 354MW 입니다. 9 개 발전소의 최대 용량은 80MW 로 약 900 개의 콘덴서 슬롯으로 구성되어 있다. 미국 정부와 주정부가 199 1 태양열 발전소 투자에 대한 면세 감면 우대 정책을 취소했기 때문에 10 호 발전소 건설이 중단되자 회사는 파산을 선언했다. 또 다른 강력한 회사인 Solel 도 태양열 발전에 힘쓰고 있다. 1992 년에는 파산한 Luz 회사로부터 기술을 획득하여 오스트레일리아, 이스라엘, 북미를 겨냥했습니다. Solel 은 300 메가와트의 대형 태양열 발전소를 건설할 능력이 있다고 주장했다. 이 회사는 오스트레일리아에 70MW 의 구유 태양열 발전소를 건설하기 시작했고 이스라엘에 200MW 발전소를 건설할 계획이다. 이와 동시에 북미와 다른 두 대륙에 각각 200 ~ 300 메가와트의 발전소 세 대를 건설하는 협상을 진행하고 있다. 오스트레일리아에서의 Solel 의 또 다른 목표는 2000 년 시드니 올림픽이다. 밀스와 함께 태양열 발전 컨소시엄을 설립해 올림픽촌 호텔과 운동회 주회장에 10MW 의 전기를 공급할 예정이다 [7]. 그리스 정부는 1997 년부터 500 메가와트의 태양열 발전 프로젝트를 실시하기 시작했으며, 2003 년에 완공될 예정이며, 그때는 세계 최대의 태양열 발전소가 될 것이다. 게다가, 그 아모코 석유회사는 인도 사막 지역에 더 큰 태양열 발전소를 건설할 것이다. 사우디 중동 6 월 1997+2 월 1 보도. -응?

현재 기술적으로나 경제적으로 가능한 태양열 발전 형태는 3 가지가 있다. ①30 ~ 80mw 선에 초점을 맞춘 포물선형 태양열 발전 기술 (파라볼 릭 탱크); ② 30 ~ 200 MW 포인트 집중 중앙 수신 태양열 발전 기술 (타워); ③ 7.5 ~ 25kW 포인트는 포물선형 태양열 발전 기술 (파라볼 릭) 에 초점을 맞춘다. 이 세 가지 기술 중 포물선형 홈형이 한 걸음 앞서고 있으며, 캘리포니아의 9 개 태양열 발전소는 홈형 열발전 기술의 발전 현황을 대표할 수 있다. 타워 태양열 발전 기술도 집중 전력을 공급하는 적용 기술이다. 현재' 태양열 ⅱ' 라는 발전소가 미국 바스토에 건설되어 전력이 43MW 이다. 이 발전소가 성공적으로 운영된 지 2 년 후, 미국의 두 전력 회사는 65,438+0,000MW [8] 용량의 두 발전소를 건설할 계획이다. 타워 발전소의 효율을 높이기 위해 태양열탑이 달린 정일경 배열을 고급 합동순환발전소에 연비 장치로 부착하고 메탄 재조정 공정을 도입하여 태양열을 이용하여 천연가스 품위를 높이는 새로운 사고방식 [8] 을 제시했다. 파라볼 릭 디스크 태양열 발전 기술은 분산 발전에 매우 적합하며 외진 지역에서는 독립 시스템으로 사용할 수 있습니다. 태양열 발전 기술은 태양열 발전의 한 가지 방법으로 경제가 가능하고 시장 잠재력이 크다. 미국 캘리포니아 태양열 발전소 건설 과정에서 기술 진보와 용량 증가로 발전소 설치 비용과 발전 비용이 크게 떨어졌다. 1 호 발전소 (1984) 의 비용은 킬로와트/5979 달러, 발전 비용은 킬로와트/킬로와트시이다. 1990 말까지 발전소 8 (80MW) 비용은 30 1 1 달러/킬로와트로 떨어졌고 발전 비용은 8.9 센트/킬로와트시로 떨어졌다. 따라서 태양열이 풍부한 지역에서는 포물선형 탱크가 연료 발전소와 경제적으로 경쟁할 수 있다. 중국 서남전력설계원은 이미 티베트에 Luz 태양열 발전소를 도입할 것으로 추산했다. 설비 감가 상각과 상환을 고려한다면 태양열 발전소와 화력 발전소의 발전 비용은 모두 1. 1 위안/킬로와트시이다. 설비 감가 상각을 고려하지 않으면 태양열 발전소 발전 비용은 0. 1 위안/킬로와트시이고 화력 발전소 비용은 0.8 위안/킬로와트시이다. 어떤 사람들은 13 종의 태양열발전소가 다른 날 조사 조건 하에서 발전비용을 추정한 적이 있다. [8]. 연간 발전량이 증가함에 따라 주로 단위 용량의 증가, 일일 조사 강도의 증가, 구성 요소 및 시스템의 추가 개선으로 발전 비용이 현저히 감소한 것으로 나타났다. 또한 지중해 국가 태양열 발전의 타당성에 대해 연구한 결과, 태양열의 열이용은 이 지역에서 특별한 중요성과 거대한 시장 잠재력을 가지고 있다고 판단했다. 한편, 지중해 국가들은 기술 수준이 높고, 자금이 풍부하며, 태양열 발전은 좋은 시범과 조기 상업화의 기초를 가지고 있다. 한편, 향후 수십 년 동안 지중해 국가들은 에너지에 대한 수요가 크며 매년 5 ~ 6 기와를 증가시킨다. 또한 이 지역은 태양에너지 자원이 풍부하고 연간 복사강도가 65,438+0,700KWH/M2 를 넘어 700 만 km2 에 달하며 태양열발전능력은 65,438+0,200GW 로 현재 전 세계 전력 수요의 4 배에 달한다. 이것들은 모두 중국 해역에서 광활한 광열 발전 시장을 형성했다. -응? 2? 2 태양 광 기술 및 그 산업?

2.2. 1 태양광은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 에너지가 되었습니까?

1950 년대 최초의 실용적인 실리콘 태양전지의 출현으로 광전기술의 서막을 열고 인류가 태양에너지를 이용하는 새로운 장을 열었다. 1960 년대 태양전지가 우주에 진입했고, 70 년대 지상 응용 이후 태양전지 기술이 급속히 발전하였다. 월드워치연구소 (Worldwatch Institute) 는 최근 연구에서 태양열로 전기를 얻는 것이 세계에서 가장 빠르게 성장하는 에너지 공급 방식이 되었다고 지적했다. 보고서에 따르면 1990 이후 전 세계 태양광 발전 설비 시장 판매량은 연평균 16% 증가했다. 현재 총 발전량은 800MW 로 20 만 가구 미국 가정의 1 년 태양에너지 소비량, 1998, (4): 22 에 해당한다. -응?

2.2.2 전환 효율 향상, 비용 절감이 광전기 기술 발전의 관건인가?

현재 광전지의 대규모 응용에 영향을 미치는 주요 장애물은 제조 비용이 높다는 것이다. 많은 발전 기술 중에서 태양열 광전지는 여전히 가장 비싼 일종이다. 따라서 태양열 발전 기술 개발의 주요 목표는 기존 제조 기술을 개선하고, 새로운 배터리 구조를 설계하고, 새로운 배터리 재료를 개발하여 제조 비용을 절감하고 광전 변환 효율을 높이는 것입니다. 최근 몇 년 동안 광전지 산업은 생산량 증가, 전환 효율 향상, 비용 절감, 응용 분야 확대가 특징인 꾸준한 발전 추세를 보이고 있다. 현재 세계 태양전지 연간 생산량은 이미 150MW 를 초과했으며 1944 의 두 배 이상입니다 (표 2 참조). 단결정 실리콘 태양전지의 평균 효율은 15%, 오스트레일리아 뉴사우스웨일스 대학의 실험실 효율은 24.4% 에 달했다. 폴리실리콘 태양전지의 효율도 14%, 실험실 최대 효율은 19.8% 입니다. 비정질 실리콘 태양 전지의 단일 접합 안정성 효율은 6-9%, 실험실 최대 효율은 12%, 다중 접합 배터리 안정성 효율은 8- 10%, 실험실 최대 효율은1/kloc 입니다 표 3 [1 1]? 관련 연구원을 위해 태양전지 부품의 효율을 예측하다. 생산 규모 확대와 생산 기술 향상으로 결정질 실리콘 태양전지 부품의 제조 비용이 3 ~ 3 으로 낮아졌나요? 5 달러 /W? P, 가격도 그에 따라 4~5 달러 /W 로 낮췄나요? P; 비결정질 실리콘 태양전지는 3~4 달러, 다결가격은 4 ~ 5 달러/와트입니다. P [10]? 。 10 년 전과 비교하면 태양전지 가격이 보편적으로 20% 하락했다. 최근 스위스 연방공과대학의 M. Gretzer 는 광전 변환율이 33% 에 달하는 이산화 티타늄 태양전지를 개발하여 전해질 대신 무정형 유기재료를 성공적으로 사용함으로써 거의 같은 크기의 유리보다 비용이 많이 들지 않고 [12]? 。 기술의 발전과 시장이 확대됨에 따라 광전지의 비용과 가격이 크게 떨어질 것으로 예상된다. 표 4 [13]? 지상 광전지 부품 비용/가격 예측 결과, 표 5 는 미국 국립 재생에너지 연구소 [14] 의 태양전지 비용과 시장 관계에 대한 추정치입니까? 。 표 4 와 표 5 를 비교해 보면, 20 10 이후 태양전지 비용 감소로 인해 광전지 기술이 대규모 발전기에 진입할 것으로 예상된다.

표 2 세계 광전지 모듈 생산량 및 연간 성장률

연도1989199019919921993/kloc/

연간 생산량 (MW) 42.047.054.058.261.070.781.090.6/Kloc-0

표 4 지상 태양전지 부품의 비용/가격 예측 (미국 달러)

배터리 유형1990199520002010

단결정 실리콘 3.25/5.402.40/4.001.50/2.501.20/2.00

폴리 실리콘 3.00/5002.25/3.751.50/2.501.20/2.00

콘덴서 배터리 3.00/5.002.00/3.301.20/2.001.00/1.67

비결정질 실리콘 3.00/5.002.00/3.331.20/2.000.75/1.25

박막실리콘 2.00/3.331.20/2.000.75/1.25

Cis 2.00/3.331.20/2.000.75/1.25

Cdte1.50/2.501.20/2.000.75/1.25?

표 5 태양 전지 비용과 시장의 관계

태양 전지의 비용은 얼마입니까? 이용 가능한 시장 (미국 달러 /GW)

> 6 소량 어플리케이션 2 ~ 5 통신, 외진 지역

1 ~ 2 도시 지붕 시스템 < 1 대규모 발전

표 3 상업용 광전지 DC 부품 효율 예측 (%)

배터리 기술199019952000 2010

단결정 실리콘 12 15 1822

주조 폴리 실리콘11141620

리본 실리콘12141721

콘덴서 (광전지) 17202530

비정질 실리콘 (적층 배터리 포함) 5 ~ 67 ~ 9 10 14

Cuinse \-2-8 ~101214

Cdte-8 ~101214

저비용 기판 실리콘 막 -8 ~ 10 12 15

과립 배터리-101214 \ = 2? 2? 3 태양 광 신기술 개발은 빠르게 변화하고 있습니까?

최근 몇 년 동안 광전지 재료, 전환 효율, 안정성 등의 문제를 둘러싸고 광전지 기술은 급속도로 발전하여 나날이 새로워지고 있다. 결정질 실리콘 태양 전지의 연구 핫스팟은 고효율 단결정 실리콘 배터리와 저비용 폴리실리콘 배터리입니다. 단결정 실리콘 태양 전지의 변환 효율을 제한하는 주요 기술적 장애물은 1 배터리 표면 그리드 선의 차광 효과입니다. ② 표면 광 반사 손실; ③ 광 전도 손실; ④ 내부 복합 손실; ⑤ 표면 복합 손실. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 몇 년 동안 많은 신기술이 개발되었으며, 주로 1 층 및 2 층 반사 방지막이 포함되었습니다. (2) 레이저 슬롯 형 게이트 기술; ③ 스웨이드 기술; (4) 등점 접촉 전극은 표면 그리드 선의 폐색 문제를 극복한다. ⑤ 고효율 백 반사기 기술; ⑥ 광 흡수 기술. 이러한 신기술이 적용됨에 따라, 많은 신형 배터리가 발명되어 태양전지의 전환 효율을 크게 높였다. 예를 들어, 오스트레일리아 뉴사우스웨일스 대학의 그린 교수는 레이저 조각, 매장선 등 신기술을 이용하여 고순결정체 실리콘 태양전지의 전환 효율을 24.4% 로 높였습니다. 1994 년 5 월, 그는 순도 100 배의 실리콘을 고효율 광전지로 사용할 수 있다고 말했다. 약 10 년. 광전지 기술 발전의 또 다른 특징은 박막 태양전지에 대한 연구가 큰 진전을 이루었고, 각종 신형 태양전지가 끊임없이 출현하고 있다는 것이다. 결정질 실리콘 태양전지는 변환 효율이 높지만 그 비용은 크게 낮출 수 없으며 박막 태양전지는 제조 비용 절감에 있어서 매우 광범위하고 매력적인 전망을 가지고 있다. 몇 년 전, 오스트레일리아 과학자들은 다층 박막 구조의 저품질 실리콘 소재를 이용하여 태양전지 비용을 80% 급락시켰다. 이에 따라 오스트레일리아 정부는 이 연구를 지원하기 위해 6 천 4 백만 달러를 투자했으며 10 년 안에 이 기술을 상업화하기를 희망하고 있다. -응?

고효율 신형 태양전지 기술을 개발하는 것은 광전지 비용을 낮추는 또 다른 실행 가능한 방법이다. 최근 몇 년 동안 일부 신형 고효율 배터리가 끊임없이 출시되었다. 전문가들은 한두 가지 돌파구만 있으면 광전지의 상황이 크게 바뀔 것이라고 추론한다. -응?

(1) 구리 인듐 셀레늄 (CuInSe\-2, CIS) 박막 태양 전지 ... [17] ...: 미국1 CIS 태양전지는 비용이 적게 들고 (박막 두께가 단결정 실리콘의 1/ 100 에 불과함), 밴드 틈새를 늘려 변환 효율 (이론값 단결정의 30%, 다결정 24%), 무광택 분해, 방사선 내성이 좋은 등 많은 장점을 가지고 있다. 각국은 다투어 연구 개발을 하고 있으며, 대규모 응용의 양산 기술을 적극적으로 탐구하고 있다. -응?

(2) 실리콘-실리콘 시리즈 구조 태양전지 [18]: 비결정질 실리콘과 좁은 밴드 갭 소재의 겹침은 장파 태양광을 효과적으로 이용하여 비결정질 실리콘 태양전지 변환 효율을 높이는 좋은 방법이다. 그 결과 1.3ev 와 1.7ev 를 결합한 광학 밴드 갭이 박막 비정질 실리콘과 폴리 실리콘 시리즈 배터리의 변환 효율이 가장 높고, 비용이 낮고, 에너지 소비량이 적으며, 공정이 적고, 가격이 낮고, 효율이 높다는 장점이 있습니다. -응?

(3) 화학 빔 에피 택셜 (CBE) 기술로 생산 된 다중 접합 III-V 계열 화합물 태양 전지 [19]: GaAs, INP 와 같은 III-V 계열 화합물은 높은 광전 변환 효율을 가지며 이런 다층 구조는 CBE 방법으로 쉽게 만들 수 있는데 제작 비용이 1 USD /W 미만이에요? P 의 비용은 매우 효율적입니다. -응?

(4) 대 면적 광전지 나노 배터리 [20]: 스위스 M.Grtzel 박사가 이끄는 연구팀은 199 1 년 미정 질 안료 민감성 태양전지 (나노 배터리라고 함) 를 나노배터리로 제작했다 이런 배터리는 건물 외부 표면에 대규모로 응용할 수 있는 광범위한 전망을 제공한다. -응?

2.2.4 각국의 광전지 계획은 야심만만한가?

태양광 광전지 기술의 성숙과 상업화가 발전함에 따라 태양광 광전지 기술의 보급 응용은 장족의 발전을 이루었다. 현재 메가와트급 광전발전소가 건설되었는데, 그중 가장 큰 곳은 미국 캘리포니아에 6.5MW. p, 그리스 크레타 섬에는 50MW.p 용량의 태양광발전소가 건설되고 있다. 2003 년 전력 공급 완료 예상, 새로운 에너지 총 투자 1775 만 달러, 1997, 19 (. 미국이 건설할 또 다른 발전소 규모는 100MW.p p 에 이를 것으로 예상되며 태양열 발전소 용량과 맞먹는다. 또한 일부 국가에서 내놓은 지붕 계획은 더 많은 관심을 끌 것이며, 태양광 발전의 광범위한 응용 전망과 강력한 생명력을 보여 줄 것이다. 1990 년 독일 정부는 처음으로 천정 계획을 내놓았다. 1997 까지, 지붕 광전지 시스템이 거의 만 대, 각 용량1~ 5KW P, 누적 설치 용량은 이미 33MW.p 에 달하여 계획 규모를 훨씬 넘어섰다. 1994 부터 일본 정부는' 북한 7 년 계획' 을 실시하여 2000 년까지 162000 대의 지붕 시스템을 설치할 계획이며 총 용량은185mw.p 입니다 총 용량은 100 인도가 1997 12 에서 2002 년까지 15 만 개의 태양열 지붕 시스템을 보급할 것이라고 발표했다. 이탈리아는 1998 년부터' 국가 태양열 지붕 계획' 을 실시하기 시작했고, 총 5500 억 리라, 총 용량 50 MW p, 가장 야심찬 지붕 계획은 1997 년 6 월 미국 대통령 클린턴이 발표한 미국' 백만 지붕 계획' 이다. 1997 년부터 20 10 년까지 백만 지붕에 총 용량이 3025MW.p 인 광전지 시스템을 설치하여 발전비용을 6 센트/킬로와트시로 낮출 계획입니다. 옥상 계획은 상술한 국가에서 태양 광복 응용의 보급을 효과적으로 추진하여 태양 광복을 수많은 가구에 진입시킬 계획이다. -응?

이에 따라 현재 전 세계에 10 의 강력한 광전지 기업이 있다. 비록 그들의 현재 생산능력은 크지 않지만, 그들은 모두 야심찬 확장 계획을 가지고 있다. 각 회사의 연간 생산 목표는 경자 회사와 샤프사 60MW, BP 태양에너지 회사 50MW, 지멘스 및 Solarex 회사 30MW, 셸/피링턴 및 ASE 회사 25MW, Photo wott, AP 및 Sanyang /Solec/KLOC 입니다. 미국 Spire 에 따르면 2003 년 글로벌 광전지 생산량은 350MW, 20 10 년 광전지 거래량은 700 ~ 4000 MW/ 년에 이를 것으로 전망된다. 。 -응?

광전지 기술의 발전 추세는 가까운 장래에 주로 고효율 결정체 실리콘 전지에 집중된 다음 박막 태양전지와 각종 신형 태양전지의 발전으로 점차 전환될 것이다. 응용은 옥상시스템에서 돌파하여 건물과 통합되는 대형 계통 연계 광전지로 점진적으로 전환될 것이다. -응?

2.3 태양 광 발전 수소 생산?

1970 년대에 과학자들은 TiO2 _ 2 와 같은 광대역 갭 반도체가 전해수에 필요한 에너지를 제공하고 태양광 조사 하에서 O2 와 H2 를 석출해 태양에너지 변환 분야에 새로운 분야인 광전화학이 생겨났다는 사실을 발견했다. 광전화학, 광전지 기술, 각종 반도체 전극 실험이 발전함에 따라 태양열 수소 생산은 수소 산업 발전에 가장 적합한 선택이 되었다. -응?

65438 에서 0995 까지 미국 과학자들은 광전화학 변환에서 반도체/유전체 인터페이스에 의해 생성된 그리드 압력을 이용하여 두 개의 가벼운 입자를 고정시켜 광촉매로 물을 분리하는 문제를 성공적으로 해결했다 [22]. 2 광자 침대의 광전화학수 분해 메커니즘은?

H2 4H2O+4M → 2 H2+4OH-+4M+의 광반응?

O2 의 광반응은 4oh-+m+→ O2+2h2o+4m?

최종 결과는 2H2O→2H2+O2 (여기서 M 은 산화 복원 매체)?

최근 미국 국립재생에너지 연구소도 태양열을 이용해 수소 연료로 한 번에 분해하는 장치를 내놓았다. 이 장치의 태양열 전환율은 12.5% 로 물의 2 단계 전기 분해법의 두 배이며 수소 생산 비용은 전기 분해법의 약 1/4 [23] 에 불과하다. 일본 공업대학 화학연구소는 특수 반도체를 전극으로, 텅스텐을 대전극으로, 질산칼륨을 전해질로, 태양광 조사 하에서 수소를 생산하며, 빛 에너지 이용 효율은 약 65,438+05% [24] 이다. -응?

태양열 수소 산업, 1990 독일은 500kW 태양열 수소 시범 공장을 건설했고 사우디아라비아는 이미 350kW 태양열 수소 공장 [24] 을 건설했다. 1995 년 인도는 수소 생산 계획을 시작해 4800 만 달러를 투자하고 매년 300 개의 맑은 타르 사막에 500kW 태양열 발전소를 건설하여 수소를 생산한다. 광전지-전기 분해 시스템에서 생성된 수소는 금속 산화물로 저장되어 운송의 안전성과 새로운 에너지성, 17(3),195,655 를 보장합니다. 1990 년대 이후 독일, 영국, 일본, 미국 등이 잇달아 수소 동력차 개발에 투자했다. 미국 플로리다 태양열 센터는 태양열수소 (SH) 를 연구한 지 이미 10 년이 되었다. 최근 SH 는 자동차 연료-압축 천연가스의 첨가제로 사용되어 SH 가 고가치화 활용 [25] 에 성공하여 수소 연료 자동차의 실용화를 위한 중요한 기반을 제공한다. 또한 항공 우주 항공 등 무게에 민감한 분야와 수소 연료 전지와' 수소 저장 탱크' 가 일상생활에 적용돼 수소에너지도 특히 인기를 끌고 있다. -응?

수소는 효율이 높은 에너지이기 때문에 무게가 가장 가볍고, 발열량이 높으며,' 폭발력' 이 강하며, 출처가 넓고, 품질이 순수하며, 저장이 편리하다는 많은 장점을 가지고 있다.