滕樹(shù)會(huì)

摘要：光伏技術(shù)作為可再生能源，一直以來(lái)都備受關(guān)注。隨著全球?qū)沙掷m(xù)能源的需求不斷增長(zhǎng)，光伏技術(shù)在清潔能源轉(zhuǎn)型中扮演著至關(guān)重要的角色。光伏技術(shù)的效率提升和成本降低一直是研究者、工程師和政策制定者的關(guān)注內(nèi)容。經(jīng)過(guò)過(guò)去的研發(fā)和創(chuàng)新，光伏電池的效率得到了提高，材料的可持續(xù)性得到了改善，制造過(guò)程變得更加高效，成本也在不斷下降。本文旨在探討光伏技術(shù)的效率提升和成本降低策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：光伏；技術(shù)；效率；成本

DOI：10.12433/zgkjtz.20240726

光伏技術(shù)是一項(xiàng)具有巨大潛力的可再生能源，已成為全球能源產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)之一。傳統(tǒng)能源對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，例如，氣候變化、空氣污染和有限的能源資源，已引發(fā)了全球社會(huì)對(duì)可持續(xù)能源解決方案的迫切需求。光伏技術(shù)以其低碳排放、可再生性和廣泛的適用性，成為可再生能源領(lǐng)域的關(guān)鍵組成部分。然而，光伏技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率仍有提升空間，高效率的光伏電池可以提供更多清潔能源并減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)。其次，成本降低是光伏技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。高昂的生產(chǎn)和安裝成本限制了光伏技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是在發(fā)展中國(guó)家。

因此，研究光伏技術(shù)的效率提升和成本降低策略具有重要意義。通過(guò)深入探討新材料、制造工藝改進(jìn)、系統(tǒng)優(yōu)化以及政策支持等方面的創(chuàng)新方法，可以推動(dòng)光伏技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，促使其更廣泛地投入商業(yè)和家庭用途，將有助于實(shí)現(xiàn)可再生能源的更廣泛應(yīng)用，應(yīng)對(duì)氣候變化，改善能源安全性，并為可持續(xù)未來(lái)作出貢獻(xiàn)。

一、光伏技術(shù)的效率提升與成本降低的意義

（一）應(yīng)對(duì)氣候變化

光伏技術(shù)的效率提升與成本降低在應(yīng)對(duì)氣候變化方面具有深遠(yuǎn)意義。全球溫室氣體排放是氣候變化的主要推動(dòng)因素之一，而傳統(tǒng)能源的使用是排放的主要來(lái)源之一。通過(guò)提高光伏電池的效率，可以更有效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，減少對(duì)化石燃料的需求。同時(shí)，降低光伏系統(tǒng)成本可以促使更多人投資并采用這項(xiàng)技術(shù)，減少對(duì)高碳能源的依賴(lài)。因此，光伏技術(shù)的效率提升和成本降低有助于降低溫室氣體排放，為全球應(yīng)對(duì)氣候變化提供一種可行的替代能源方案。

（二）提高能源安全性

光伏技術(shù)有助于提高國(guó)家和地區(qū)的能源安全性。傳統(tǒng)能源的供應(yīng)受到地緣政治和市場(chǎng)波動(dòng)的影響，容易導(dǎo)致能源供應(yīng)中斷和價(jià)格波動(dòng)。相比之下，太陽(yáng)能資源廣泛分布，可以減少對(duì)進(jìn)口能源的依賴(lài)，提高能源自給自足率，增強(qiáng)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性，對(duì)于國(guó)家的能源安全性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。

（三）創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)

光伏技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。從太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)到系統(tǒng)安裝和維護(hù)，光伏產(chǎn)業(yè)已成為重要引擎之一。光伏技術(shù)的市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)大，為更多人提供工作機(jī)會(huì)，有助于降低失業(yè)率，提高生活質(zhì)量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

（四）可持續(xù)發(fā)展和能源多樣性

光伏技術(shù)有助于推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展和能源多樣性。通過(guò)降低光伏系統(tǒng)的成本，更多的國(guó)家和地區(qū)可以投資這項(xiàng)技術(shù)，減少對(duì)有限能源資源的依賴(lài)，有助于確保能源供應(yīng)的穩(wěn)定性，推動(dòng)能源向更加清潔、可持續(xù)的方向發(fā)展。同時(shí)，能源多樣性也有助于降低對(duì)單一能源來(lái)源的依賴(lài)，提高整體能源系統(tǒng)的韌性。

二、光伏技術(shù)的效率提升與成本降低面臨的問(wèn)題

（一）材料與技術(shù)瓶頸

光伏技術(shù)的效率提升面臨材料與技術(shù)瓶頸。盡管在過(guò)去幾十年里已取得了顯著進(jìn)展，但目前廣泛應(yīng)用的光伏電池依然面臨著效率有限的問(wèn)題。主要的晶體硅太陽(yáng)能電池已接近理論效率極限，因此需要尋找新材料和技術(shù)，以提高能量轉(zhuǎn)換效率。此外，光伏系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下的性能波動(dòng)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，需要更穩(wěn)定的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)。

（二）高成本與回報(bào)周期

光伏技術(shù)的成本降低仍是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。雖然在過(guò)去的光伏電池制造成本有所下降，但仍然需要大量投資建立和維護(hù)光伏系統(tǒng)。此外，盡管長(zhǎng)期來(lái)看光伏系統(tǒng)可以降低電費(fèi)，但初始投資往往較高，回報(bào)周期較長(zhǎng)，限制了企業(yè)采用光伏技術(shù)的意愿。

（三）儲(chǔ)能和供電不穩(wěn)定性

光伏系統(tǒng)的供電不穩(wěn)定性也是一個(gè)挑戰(zhàn)。太陽(yáng)能發(fā)電受日照和天氣的影響，因此存在間歇性發(fā)電的問(wèn)題。為了充分利用光伏能源，需要解決能量存儲(chǔ)和供電平穩(wěn)性的問(wèn)題。儲(chǔ)能技術(shù)的成本和效率是一個(gè)限制因素，需要發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)平衡能源供需矛盾。

（四）政策和市場(chǎng)不確定性

政策和市場(chǎng)不確定性也對(duì)光伏技術(shù)的發(fā)展構(gòu)成挑戰(zhàn)。政府政策、補(bǔ)貼和稅收激勵(lì)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。然而，這些政策往往會(huì)發(fā)生變化，可能引發(fā)市場(chǎng)波動(dòng)。此外，國(guó)際貿(mào)易紛爭(zhēng)和關(guān)稅問(wèn)題也可能影響光伏材料和設(shè)備的價(jià)格和供應(yīng)。

三、光伏技術(shù)的效率提升與成本降低策略

（一）材料與設(shè)計(jì)創(chuàng)新

第一，材料創(chuàng)新是提高光伏技術(shù)效率與降低成本的關(guān)鍵策略之一。傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池雖然穩(wěn)定性較高，但制造成本較高，效率已接近極限。因此，尋找替代材料是必然的道路。近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料備受矚目，因其高效率和較低成本而獲得廣泛關(guān)注。鈣鈦礦材料的研究和應(yīng)用，以及其他新型材料如有機(jī)太陽(yáng)能電池所帶來(lái)的突破，為提高電池效率提供了新的機(jī)會(huì)。

第二，設(shè)計(jì)創(chuàng)新是光伏技術(shù)改進(jìn)的另一重要方向。電池的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)對(duì)其性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。雙面電池、多結(jié)構(gòu)電池和透明電池等設(shè)計(jì)變革，不僅能提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率，還有助于增加光伏電池的穩(wěn)定性。此外，采用納米結(jié)構(gòu)和量子點(diǎn)增強(qiáng)光伏材料的光吸收，有望進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的效率。設(shè)計(jì)創(chuàng)新還包括電池的模塊化和可定制化，以滿足不同應(yīng)用需求。

第三，薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展也是材料與設(shè)計(jì)創(chuàng)新的一部分。傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池較厚重，制造成本相對(duì)較高。薄膜太陽(yáng)能電池采用薄膜材料，可以顯著減輕電池重量，降低生產(chǎn)成本。其中，柔性薄膜太陽(yáng)能電池具備曲面適應(yīng)性，可用于建筑、移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)等各種應(yīng)用，因此被認(rèn)為是未來(lái)光伏技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

第四，提高光伏電池的溫度穩(wěn)定性也是材料與設(shè)計(jì)創(chuàng)新的策略之一。光伏電池在不同氣候條件下運(yùn)行，溫度波動(dòng)可能影響其性能。因此，開(kāi)發(fā)新材料和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使光伏電池能在高溫或低溫環(huán)境下保持高效率運(yùn)行，對(duì)于提高電池的實(shí)際性能至關(guān)重要，可以通過(guò)熱管理技術(shù)、散熱設(shè)計(jì)和材料選擇實(shí)現(xiàn)，以確保光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

綜合來(lái)看，材料與設(shè)計(jì)創(chuàng)新在光伏技術(shù)的效率提升與成本降低中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)不斷尋找新材料、改進(jìn)電池設(shè)計(jì)、發(fā)展薄膜電池技術(shù)和提高電池的溫度穩(wěn)定性，可以推動(dòng)光伏技術(shù)向更高效、更經(jīng)濟(jì)、更可持續(xù)的方向發(fā)展。這些創(chuàng)新不僅有助于減輕對(duì)有限能源資源的依賴(lài)，還有助于減緩氣候變化和提高能源系統(tǒng)的韌性。

（二）光伏板使用年限延長(zhǎng)及廢棄處理策略

第一，光伏板的長(zhǎng)期使用需要定期的檢測(cè)和維護(hù)。包括檢查表面的污垢和積塵，以及清潔它們以維持最佳的太陽(yáng)能吸收效率。同時(shí)，監(jiān)測(cè)電線和連接器的狀態(tài)，定期更換老化或損壞的部件，以確保電流傳輸?shù)姆€(wěn)定性。這些維護(hù)工作應(yīng)按照制造商的建議和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)進(jìn)行，以確保正確性和效果。

第二，惡劣天氣條件下的光伏板受損是常見(jiàn)的問(wèn)題，因此需要采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，確保光伏板的支架和支撐結(jié)構(gòu)牢固可靠，以抵御風(fēng)力和雪載等外部力量的作用，減少損壞風(fēng)險(xiǎn)。

第三，定期的性能測(cè)試是延長(zhǎng)光伏板使用年限的重要策略。通過(guò)這些測(cè)試，可以評(píng)估光伏板的電力產(chǎn)出和效率。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，及時(shí)識(shí)別問(wèn)題并采取必要的修復(fù)措施。同時(shí)，將測(cè)試數(shù)據(jù)定期記錄和分析，以便了解光伏板的性能趨勢(shì)，以及是否需要進(jìn)一步的改進(jìn)或升級(jí)。

第四，將現(xiàn)有的光伏板升級(jí)為更高效的型號(hào)是延長(zhǎng)使用年限的有效策略之一?？梢钥紤]采用更高效的太陽(yáng)能電池技術(shù)，例如，單晶硅或多晶硅，以此提高光伏板的能源產(chǎn)出，使其滿足未來(lái)的能源需求。

第五，廢棄光伏板的處理策略中，首要舉措是實(shí)施回收與再利用?；厥諒U棄光伏板的材料，例如，硅、鋁、銀等，對(duì)環(huán)境和資源的保護(hù)至關(guān)重要，廢棄材料可以被重新加工和利用，減少資源浪費(fèi)，降低新原材料的需求，確保廢棄光伏板進(jìn)入合格的回收流程，以最大化資源回收率，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

第六，環(huán)保廢棄處理是處理廢棄光伏板的重要策略之一。廢棄光伏板中可能含有有害物質(zhì)，應(yīng)按照當(dāng)?shù)睾蛧?guó)家的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，以確保廢棄物不會(huì)釋放出有害物質(zhì)。采用環(huán)保處理方法，例如，安全儲(chǔ)存和控制有害廢物，以及適當(dāng)?shù)膹U物處理設(shè)施，以此降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

第七，確保廢棄光伏板的合法處理是一項(xiàng)關(guān)鍵策略。包括遵守相關(guān)法規(guī)和法律，應(yīng)與當(dāng)?shù)丨h(huán)保機(jī)構(gòu)和廢物管理部門(mén)密切合作，獲取必要的許可和批準(zhǔn)。同時(shí)，與合格的廢物處理公司合作，確保廢棄光伏板的處理符合法律要求。合法廢棄處理不僅有助于避免法律責(zé)任，還有助于維護(hù)公司的聲譽(yù)。

第八，廢棄光伏板再生利用是一項(xiàng)有前景的策略，可以將廢棄物轉(zhuǎn)化為新的有用產(chǎn)品。將廢棄光伏板的玻璃和其他材料用于制造建筑材料或玻璃制品，將有用材料用于其他電子設(shè)備的制造。通過(guò)再生利用廢棄光伏板，不僅能減少?gòu)U棄物量，還能創(chuàng)造新的商機(jī)，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

（三）系統(tǒng)性能優(yōu)化

第一，電池布局和排列方式的優(yōu)化是提高光伏系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要策略。合理的電池布局可以最大程度地利用光照，提高光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率。例如，通過(guò)調(diào)整電池的朝向和傾斜角度，最大程度地捕捉太陽(yáng)能，尤其在不同季節(jié)和緯度下。同時(shí)，采用雙軸或單軸跟蹤系統(tǒng)可以確保光伏電池在白天始終面向太陽(yáng)，提高能源產(chǎn)量。

第二，跟蹤技術(shù)和太陽(yáng)能集中系統(tǒng)的應(yīng)用有助于提高光伏系統(tǒng)的性能。跟蹤系統(tǒng)可以根據(jù)太陽(yáng)的位置調(diào)整電池朝向，以最大化吸收光照，提高電池的發(fā)電效率。太陽(yáng)能集中系統(tǒng)通過(guò)使用反光鏡或透鏡聚焦光束，將太陽(yáng)能集中在小面積上，提高電池的光吸收效率。這兩種技術(shù)可以顯著提高光伏系統(tǒng)的性能，特別是在高光照條件下。

第三，優(yōu)化光伏系統(tǒng)的電子控制和電網(wǎng)連接是提高系統(tǒng)性能的另一項(xiàng)策略。電子控制系統(tǒng)可以確保光伏電池的工作在最佳點(diǎn)，最大化電能輸出。同時(shí)，采用智能逆變器和電網(wǎng)連接技術(shù)可以提高能源的輸送效率，確保電能安全可靠地注入電網(wǎng)，有助于光伏系統(tǒng)更好地集成到電力網(wǎng)絡(luò)中，提供清潔能源。

第四，光伏系統(tǒng)的維護(hù)和性能監(jiān)測(cè)是優(yōu)化系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。預(yù)防性維護(hù)措施，例如，定期清潔和檢查電池組件，確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)使用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取措施進(jìn)行修復(fù)，有助于最大程度上保持系統(tǒng)的發(fā)電效率，減少不必要的停機(jī)時(shí)間。

綜上所述，系統(tǒng)性能優(yōu)化是提高光伏技術(shù)效率和可靠性的關(guān)鍵策略之一。通過(guò)電池布局和排列方式的優(yōu)化、跟蹤技術(shù)和太陽(yáng)能集中系統(tǒng)的應(yīng)用、電子控制和電網(wǎng)連接的改進(jìn)，以及維護(hù)和性能監(jiān)測(cè)的措施，提高光伏系統(tǒng)的性能，提高能源產(chǎn)量，促進(jìn)光伏技術(shù)的廣泛應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展，提高能源系統(tǒng)的可靠性和韌性。

（四）政策支持和財(cái)政激勵(lì)

第一，制定有利于光伏技術(shù)發(fā)展的政策。首先，設(shè)定可再生能源標(biāo)準(zhǔn)，要求一定比例的能源來(lái)自太陽(yáng)能等可再生能源，以促進(jìn)光伏技術(shù)的應(yīng)用。其次，制定購(gòu)電協(xié)議和電價(jià)政策，確保光伏發(fā)電商獲得穩(wěn)定收益，吸引投資。最后，提供研發(fā)資金和補(bǔ)貼，鼓勵(lì)創(chuàng)新和技術(shù)改進(jìn)，推動(dòng)光伏技術(shù)不斷進(jìn)步。

第二，建立明確的法律和法規(guī)框架是政策支持的重要組成部分。首先，確保光伏技術(shù)的法律地位，明確權(quán)利和義務(wù)。其次，規(guī)范光伏項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)估和土地使用許可，確保項(xiàng)目的可持續(xù)性。最后，透明的法律框架有助于降低法律風(fēng)險(xiǎn)，吸引更多的投資者和開(kāi)發(fā)商參與光伏項(xiàng)目。

第三，財(cái)政激勵(lì)措施可以通過(guò)稅收政策和金融支持推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展。一是提供稅收優(yōu)惠，例如，減免光伏設(shè)備的進(jìn)口關(guān)稅和降低增值稅率，降低設(shè)備采購(gòu)成本。二是建立金融機(jī)制，如低息貸款、綠色債券和可再生能源基金，以提供資金支持，降低項(xiàng)目的融資成本。這些財(cái)政激勵(lì)措施有助于吸引更多的投資，推動(dòng)光伏技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

第四，國(guó)際合作和知識(shí)共享是政策支持和財(cái)政激勵(lì)的重要組成部分。一是積極參與國(guó)際合作項(xiàng)目，分享經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，吸引外資，促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)移。二是鼓勵(lì)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，提供專(zhuān)利保護(hù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)支持，以激勵(lì)知識(shí)共享。國(guó)際合作和知識(shí)共享有助于加速光伏技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)全球清潔能源轉(zhuǎn)型。

綜上所述，政策支持和財(cái)政激勵(lì)是推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展的重要策略，可以加強(qiáng)光伏技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，為解決能源和環(huán)境挑戰(zhàn)作出貢獻(xiàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文探討了光伏技術(shù)的效率提升與成本降低的關(guān)鍵策略，包括材料與設(shè)計(jì)創(chuàng)新、制造流程優(yōu)化、系統(tǒng)性能優(yōu)化以及政策支持和財(cái)政激勵(lì)，這些策略是推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展的重要因素，對(duì)于實(shí)現(xiàn)清潔能源的可持續(xù)發(fā)展和減緩氣候變化具有重要意義。材料與設(shè)計(jì)創(chuàng)新的發(fā)展為光伏電池的效率（下轉(zhuǎn)第94頁(yè)）（上接第79頁(yè)）提升提供了新的機(jī)會(huì)，新型材料和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有望改變傳統(tǒng)硅電池的格局。制造流程優(yōu)化通過(guò)自動(dòng)化、規(guī)?；a(chǎn)、智能監(jiān)測(cè)和材料回收等策略，降低了光伏電池的制造成本，提高了生產(chǎn)效率。系統(tǒng)性能優(yōu)化通過(guò)電池布局和排列、跟蹤技術(shù)、電子控制和維護(hù)監(jiān)測(cè)等手段，提高了光伏系統(tǒng)的性能和可靠性。政策支持和財(cái)政激勵(lì)為光伏技術(shù)的發(fā)展提供了政府層面的支持，通過(guò)稅收政策、金融支持和國(guó)際合作等方式，吸引了更多的投資和資源。

總之，光伏技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新為清潔能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)了希望。政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)積極采取上述策略，共同推動(dòng)光伏技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)清潔、可持續(xù)的能源供應(yīng)，為全球環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚建斌，歐陽(yáng)萍，段春艷，等.基于局部陰影遮擋下的光伏組件效率提升優(yōu)化控制技術(shù)及實(shí)驗(yàn)分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2022（24）：37-40.

[2]翟騰，高宏玲，盧麗芳.提升光伏系統(tǒng)發(fā)電效率的技術(shù)研究[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2015（02）：167-176.

[3]胡恒武，查旭東，呂瑞東，等.基于光伏發(fā)電的道路能量收集技術(shù)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2022，36（20）：129-140.

[4]韓偉民.集中式光伏發(fā)電效率的優(yōu)化措施分析[J].集成電路應(yīng)用，2022，39（12）：38-40.

[5]劉宇.廣東電網(wǎng)集中式光伏發(fā)電廠涉網(wǎng)性能與運(yùn)行特性分析[J].光源與照明，2021（06）：115-116.