1.全球面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī)形勢

　　電、光、熱、機(jī)械運(yùn)動、原子核裂變、、物質(zhì)化合分解等各種物理和化學(xué)能的利用，構(gòu)成了人類物質(zhì)生活的基礎(chǔ)。我們把一切能夠為人類社會提供這些能量的源泉統(tǒng)稱為能源。從我們祖先學(xué)會利用火這種最原始的能源開始，到今天人們能夠控制和利用原子能等更高級的能源，中間經(jīng)過了一段很長的歷史過程。在這期間，發(fā)生過多次能源的變革，而每一次的變革都標(biāo)志著重大的技術(shù)革命，推動了社會進(jìn)步。十八世紀(jì)蒸氣機(jī)的發(fā)明和煤炭的大量使用，導(dǎo)致了歐洲英、法等國的產(chǎn)業(yè)革命。接著，電力的發(fā)明和應(yīng)用，又對人類的生產(chǎn)活動產(chǎn)生了巨大的推動作用。五十年代以來，許多工業(yè)國家開始大量利用廉價石油作動力和原料，生產(chǎn)了大量工業(yè)產(chǎn)品。但自七十年代以來石油價格提高了十幾倍，大大震撼了西方世界，從而在世界范圍內(nèi)掀起了研究能源狀況和開發(fā)各種能源的熱潮。無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國的常規(guī)能源儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10%，能源對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響尤為重要。

　　從長遠(yuǎn)來看，可再生能源將是未來人類主要的能源來源，因此世界上多數(shù)發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家都十分重視可再生能源在未來能源供應(yīng)的重要作用。在新的可再生能源中，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是發(fā)展最快的，也是各國競相發(fā)展的重點(diǎn)。

　　2.我國太陽能資源豐富，開發(fā)利用潛力大

　　我國地處北半球，土地遼闊，幅員廣大，有著相當(dāng)豐富的太陽能資源。絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kw/天以上，西藏最高達(dá)7kw/天。與同緯度的其它國家相比，和美國類似，比歐洲、日本優(yōu)越得多。特別是人口稀少、居住分散、交通不便的偏僻、邊遠(yuǎn)的廣大西北地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后。正好可充分利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能資源，采用太陽光發(fā)電技術(shù)，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，提高人民生活水平。因此當(dāng)前我國大力發(fā)展太陽能技術(shù)和太陽能產(chǎn)業(yè)意義重大。

　　太陽能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的分析和對未來的展望

　　1、太陽能熱應(yīng)用

　　(1)太陽能熱水器。

　　太陽能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。

　　(2)太陽能空調(diào)降溫。

　　就世界范圍而言，太陽能制冷及在空調(diào)降溫上應(yīng)用還處在示范階段，其商業(yè)化程度遠(yuǎn)不如熱水器那樣高，主要問題是成本高。但對于缺電和無電地區(qū)，同建筑結(jié)合起來考慮，市場潛力還是很大的。

　　(3)太陽能熱發(fā)電。

　　太陽能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電，是太陽能熱利用的重要方面。

　　8O年代以來美、歐、澳等國相繼建立起不同型式的示范裝置，促進(jìn)了熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。世界現(xiàn)有的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致有三類：槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)。

　　三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，其他兩種處在示范階段，有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。三種系統(tǒng)均可單獨(dú)使用太陽能運(yùn)行，也可安裝成燃料混合系統(tǒng)。

　　我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究開發(fā)工作早在70年代末就開始了，但由于工藝、材料、部件及相關(guān)技術(shù)未得到根本性的解決，所以與國外差距還是很大。

　　(4)太陽房。

　　太陽房是直接利用太陽輻射能的重要方面。把房屋看作一個集熱器，通過建筑設(shè)計把高效隔熱材料、透光材料、儲能材料等有機(jī)地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽能，達(dá)到房屋采暖目的。太陽房概念與建筑結(jié)合形成了"太陽能建筑"技術(shù)領(lǐng)域，成為太陽能界和建筑界共同關(guān)心的熱點(diǎn)。太陽房可以節(jié)約75%～90%的能耗，并具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，成為各國太陽能利用技術(shù)的重要方面。在太陽房技術(shù)和應(yīng)用方面歐洲處于領(lǐng)先地位，特別是在玻璃涂層、窗技術(shù)、透明隔熱材料等方面居世界領(lǐng)先地位。我國太陽房應(yīng)用早在70年代就開始了，但大部分限于農(nóng)村地區(qū)。

　　我國太陽房的發(fā)展目前還存在以下問題：太陽房的設(shè)計和建造沒有和建筑真正結(jié)合起來變成建筑師的設(shè)計思想和概念，沒有納入建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上影響快速發(fā)展和實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其次是相關(guān)的透光隔熱材料、帶涂層的控光玻璃、節(jié)能窗等沒有商業(yè)化，使太陽房的水平受到限制。

　　用于蔬菜和花卉種植的太陽能溫室在中國北方地區(qū)較多采用。全國太陽能溫室面積總計約700萬畝，發(fā)揮著較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、光伏照明技術(shù)

　　光伏照明技術(shù)是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能用以點(diǎn)燃照明光源的技術(shù)。光伏照明系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件、控制器、蓄電池、逆變器及照明光源。當(dāng)照明光源采用直流供電時，則不用逆變器。

　　在實(shí)際應(yīng)用方面，雖然亞洲、美洲等新興市場光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但總體來看，歐洲在終端市場的優(yōu)勢依然明顯。2009年全球太陽能電池導(dǎo)入量達(dá)到了7.2GW，其中75%以上的新增導(dǎo)入量位于歐洲，其主要原因在于歐洲地區(qū)對光伏能源的研究和應(yīng)用起步較早。

　　我國由于幅員遼闊的先天優(yōu)勢，光伏產(chǎn)業(yè)的前景形勢大好，由于政府的大力扶持，并加大對光伏產(chǎn)業(yè)的宣傳及示范，使太陽能光伏技術(shù)方興未艾。在上海世博會展中，其大部分展館都已引入太陽能發(fā)電，為全館提供40%的照明能源?？梢灶A(yù)見，不久的將來，在建筑電氣設(shè)計中都會逐漸引入光伏照明的概念。這一切都表明，太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域大有可為。

　　但光伏照明也有有待改進(jìn)的地方：1、初投資高2、效率不高、光伏照明系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備質(zhì)量有待進(jìn)一步提高4、光伏照明受自然條件制約5、光伏照明受地點(diǎn)和朝向的制約，在背光或陽光照射不到的地方及光線較弱處受制約。

　　隨著“低碳經(jīng)濟(jì)”的全面推進(jìn)，綠色照明及清潔能源備受各國政府的重視，開發(fā)和利用太陽能光伏技術(shù)在照明中的應(yīng)用也是遠(yuǎn)有前景，近有實(shí)效，大有可為的事業(yè)。我國太陽能照明已走在世界前列，把太陽能組件和建筑構(gòu)件整合在一起的“光伏——建筑一體化技術(shù)”已通過專家論證，將有力推動太陽能建筑產(chǎn)業(yè)化與市場化的進(jìn)程。盡管太陽能照明技術(shù)目前還有些應(yīng)用技術(shù)上的問題有待提高，也還不規(guī)范，這些問題只有在發(fā)展應(yīng)用中求以規(guī)范，現(xiàn)在又采用了風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)，解決了光照不足的問題，隨著光伏照明技術(shù)效率的提高，性價比會有很大改善，這將極大地推動我國“綠色照明工程”的快速發(fā)展。

　　3、太陽電池的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

　　太陽能電池是一種今年發(fā)展起來的新型的電池。太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換通常叫做光生伏打效應(yīng)，因此太陽能電池又稱為光伏電池。

　　太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式兩大類，而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形，而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形、ⅢV族、ⅡⅥ族和磷化鋅。太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。

　　目前，我國已成為全球主要的太陽能電池生產(chǎn)國。2007年全國太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到1188MW，同比增長293%。中國已經(jīng)成功超越歐洲、日本為世界太陽能電池生產(chǎn)第一大國。

　　盡管太陽電池有著清潔高效，能實(shí)現(xiàn)最簡捷的發(fā)電方式等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是中國太陽電池的發(fā)展現(xiàn)狀仍不是非常樂觀。其一，太陽電池仍存在著例如高純硅材料短缺等效率與成本上的問題，這給研發(fā)與生產(chǎn)帶來不小的困難。其二，中國的太陽能電池研究比國外晚了20年，盡管最近10年國家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國外差距還是很大。政府應(yīng)加強(qiáng)政策引導(dǎo)和政策激勵，盡快解決太陽能發(fā)電上網(wǎng)與合理定價等問題。同時可借鑒國外的成功經(jīng)驗，在公共設(shè)施、政府辦公樓等領(lǐng)域強(qiáng)制推廣使用太陽能，充分發(fā)揮政府的示范作用，推動國內(nèi)市場盡快起步和良性發(fā)展。

　　對太陽能電池的展望：第一代是晶體硅電池為主流(硅片為基礎(chǔ))，不以硅片為基礎(chǔ)，而以銅銦(鎵)硒或銅銦(鎵)硫為材料的第二代-薄膜太陽電池，第三代則可能是以非晶體與晶體結(jié)合物質(zhì)為基礎(chǔ)的多結(jié)電池，即新型高效太陽電池。

　　太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計到2030年，可再生能源在總綠色環(huán)保節(jié)能太陽能能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上;到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊，成為未來主要的發(fā)電方式。

　　4.光伏與建筑結(jié)合的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

　　光伏建筑一體化，是應(yīng)用太陽能發(fā)電的一種新概念，簡單地講就是將太陽能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面來提供電力。

　　在國外的發(fā)展現(xiàn)狀:國外太陽能建筑的發(fā)展極為迅速，無論是對太陽能建筑的研究、設(shè)計優(yōu)化，還是材料、房屋部件結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用，以及真正形成商業(yè)運(yùn)作的房地產(chǎn)開發(fā)，美國均處于世界領(lǐng)先地位，并在國內(nèi)形成了完整的太陽能建筑產(chǎn)業(yè)化體系。此外，日本。法國、德國、澳大利亞、英國等發(fā)達(dá)國家也擁有相當(dāng)先進(jìn)的太陽能建筑應(yīng)用技術(shù)。最后值得一提的是近幾年來在發(fā)達(dá)國家已有相當(dāng)發(fā)展水平的“零能房屋”，即完全由太陽能光電轉(zhuǎn)換裝置提供建筑物所需要的全部能源消耗，真正做到清潔、無污染，它代表了21世紀(jì)太陽能建筑的發(fā)展趨勢。

　　在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀:2008年我國太陽電池產(chǎn)量達(dá)到世界第一，到2011年計劃安裝總量達(dá)到2GW，2020年將達(dá)到20GW。但由于國內(nèi)市場太小，生產(chǎn)規(guī)模與應(yīng)用規(guī)模形成巨大反差。2009年建設(shè)部“光電建筑計劃”是第一次全國性、規(guī)?；牟⒕W(wǎng)工程實(shí)施，我國光伏發(fā)展一里程碑，必將青史留名。其次，科技部提出的“金太陽計劃”也引起了人們不小的興趣，但其規(guī)模和應(yīng)用也仍是未知數(shù)。

　　光伏建筑一體化建筑的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)綠色能源。太陽能光伏建筑一體化產(chǎn)生的是綠色能源，是應(yīng)用太陽能發(fā)電，不會污染環(huán)境。太陽能是最清潔并且是免費(fèi)的，開發(fā)利用過程中不會產(chǎn)生任何生態(tài)方面的副作用。它又是一種再生能源，取之不盡，用之不竭。(2)不占用土地。光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或外墻上，無需額外占用土地，這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要;夏天是用電高峰的季節(jié)，也正好是日照量最大、光伏系統(tǒng)發(fā)電量最多的時期，對電網(wǎng)可以起到調(diào)峰作用。(3)太陽能光伏建筑一體技術(shù)采用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，不需要配備蓄電池，既節(jié)省投資，又不受蓄電池荷電狀態(tài)的限制，可以充分利用光伏系統(tǒng)所發(fā)出的電力。(4) 起到建筑節(jié)能作用。光伏陣列吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，所以也可以起到建筑節(jié)能作用。因此，發(fā)展太陽能光伏建筑一體化，可以“節(jié)能減排”。

　　光伏建筑一體化特點(diǎn):

　　(1)能夠滿足建筑美學(xué)的要求;(2)能夠滿足建筑物的采光要求;(3)能夠滿足建筑的安全性能要求;(4)能夠滿足安裝方便的要求;(5)能夠具有壽命長的優(yōu)勢;(6)具有綠色環(huán)保的效果。

　　光伏建筑一體化建筑存在的問題:

　　雖然太陽能光伏建筑一體化有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，并已在世博場館和示范工程上得以運(yùn)用，但光伏建筑還未進(jìn)入尋常百姓家，成片使用該技術(shù)的民宅社區(qū)并未出現(xiàn)。這是由于太陽能光伏建筑一體化存有兩大問題：一是一體化設(shè)計建造的帶有光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑物造價較高，在科研技術(shù)方面還有待提升。二是太陽能發(fā)電的成本高。目前太陽能發(fā)電的成本是每度2.5元，比常規(guī)發(fā)電成本每度1元貴了一倍。三是太陽能光伏發(fā)電不穩(wěn)定，受天氣影響大，有波動性。這是由于太陽并不是一天24小時都有，因此如何解決太陽能光伏發(fā)電的波動性，如何儲電也是亟待解決的問題。

　　太陽能對于世界可持續(xù)發(fā)展的影響十分突出，據(jù)權(quán)威預(yù)測，到2030年，光伏發(fā)電在世界總發(fā)電量中將占到5%-10%。光電建筑一體化代表了二十一世紀(jì)建筑的發(fā)展趨勢，許多國家的政府都指定了太陽能在國家總能源消耗中的所占比例應(yīng)超過20%的計劃。發(fā)達(dá)國家光伏項目的成功實(shí)施業(yè)務(wù)我國的光伏發(fā)展提供了許多值得借鑒的經(jīng)驗，對德國和日本等國家的可再生資源的政策和技術(shù)進(jìn)行深入的了解，對于我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義，相信這一系列科學(xué)合理的政策的實(shí)施和大規(guī)模的研發(fā)工程的進(jìn)行，我國光電建筑一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展一定會有更豐碩的成果。

　　太陽能技術(shù)發(fā)展前景預(yù)測

　　太陽能發(fā)電有著更加激動人心的計劃。一是日本提出的創(chuàng)世紀(jì)計劃，準(zhǔn)備利用地面上沙漠和海洋面積進(jìn)行發(fā)電，并通過超導(dǎo)電纜將全球太陽能發(fā)電站聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一電網(wǎng)以便向全球供電。據(jù)測算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太陽能供給全球能源，占地也不過為65.11萬平方公里、186.79平方公里、829。19平方公里。829.19平方公里才占全部海洋面積的2.3%或全部沙漠的51.4%。因此這一方案是有可能實(shí)現(xiàn)的。

　　另一是天上發(fā)電方案。早在1980年美國宇航局和能源部就提出在空間建設(shè)太陽能發(fā)電站設(shè)想，準(zhǔn)百在同步軌道上放一個長10公里，寬5公里的大平板，上面布滿太陽能電池，這一便可提供500萬千瓦電力。但這需要解決向地面無線輸電的問題?，F(xiàn)已提出用微波束，激光束等各種方案，目前雖已用模型飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了短距離短時間小功率的微波無線輸電，但離真正應(yīng)用還有漫長的路程。

　　太陽能作為一種取之不盡，用之不竭的清潔環(huán)保能源將在二十一世紀(jì)得到前所未有的發(fā)展。尤其是太陽能電池在使用中不會釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何有害氣體，這將極大的改善生態(tài)環(huán)境，解決地球溫室效應(yīng)的問題，因此，太陽電池有望成為二十一世紀(jì)的主導(dǎo)新能源，并且必將在世界能源結(jié)構(gòu)中占有一席之地。

　　總之，太陽能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用有廣闊的前景，隨著太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的逐步成熟與擴(kuò)大，必將為推動21世紀(jì)全球能源結(jié)構(gòu)的新變革，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)地球，造福人民做出不可估量的貢獻(xiàn)。