太阳能应用中的问题及促进措施

杨铭立 杨怀玉 王一行 洪泽 严晗

摘要：伴随着社会的发展，人口逐渐增多，能源使用量也在逐渐提升。太阳能作为理想的可再生能源，具有广阔的发展前景。本文分析了当前我国太阳能发电面临的困难以及解决问题的方式，描述了未来太阳能的发展前景和应用方式，以期更好的将太阳能这一能源推广和普及到日常居民生活当中，有效降低碳排放，为保护生态环境、实现能源利用可持续发展打下良好基础

关键词：太阳能;应用前景;对策分析

伴随着人类生活质量的提升，常规能源日益短缺，全球范围内石油价格不断上涨以及气候变暖的压力导致世界各国都在努力寻找安全、清洁的自然能源以代替传统的化石燃料能源。太阳能应用实际上也叫太阳能热利用，目前发展前景最为广阔的技术是太阳能发电，通过光热转换材料将辐射能转化为热能，并将热能应用到人们的生产生活当中。

1太阳能发电面临的主要问题

1.1环境要求严苛，发电成本过高

目前太阳能发电方式主要由聚光式发电系统、塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统、碟式太阳能热发电系统、太阳池发电等。以上几种太阳能发电技术除碟式发电系统外，均为大规模发电系统，建设成本较高，且建设后最终发电效率和收益未知，此外大规模建设应用相关的技术尚不成熟，这也给太阳能发电装置的普及利用增加了一定障碍[1]。

此外天气情况也在一定程度上限制了太阳能发电系统的发展，太阳能发电设备的占地面积较大，仅适合一些气候较为干旱且光照较为充足的地区，沙漠地区最适合搭建大规模的太阳能发电站。此外太阳池发电除了要求光照条件外还需要当地具有丰富的盐类资源，不符合太阳能发电站建设中的低投资和高可靠性要求。

1.2原料多需进口，環境污染严重

我国的太阳能发电设备在制造过程中需要用到多晶硅这一关键材料，目前多晶硅这一材料我国的制造水平有限，生产成本较高，因此这一材料严重依赖于对外进口，在制造过程中极易产生四氯化硅这一污染物质，无论是对其回收还是再利用都需要消耗大量的能源。在多晶硅的生产过程中经常会产生大量的废水废液，对周围环境造成严重污染，这种做法也与开发利用太阳能的目的背道而驰。

2太阳能应用发展对策

2.1加强太阳能集热效果

太阳能的密度较低、间歇性较强，与常规能源区别较大，因此在应用过程中首先要解决太阳能收集热量的效率方面的问题。目前市场上普及的热水器本质上是一种低温热利用方式，难以满足工业生产需求，为此需要不断加强对太阳辐射能的吸收技术和热传导技术的研究，将研究方向从低温热利用逐渐转为高温热利用，强化对吸热材料的研究，提升太阳能热利用温度，满足人们的生产建设需求。

2.2加强政府监督引导

目前太阳能的主要应用领域就是太阳能发电，当前太阳能发电产业存在低附加值和恶性竞争的情况，且太阳能发电设备在制造过程中会产生大量污染和能源消耗，因此政府应强化自身引导地位，避免国内企业恶性竞争的同时加强对相关企业的监督管理，避免太阳能发电设备的生产对环境造成污染[2]。

2.3降低太阳能光伏发电成本

根据现在的光伏发电设备的发展状况，在未来的发展研究过程中为了尽可能推广太阳能光伏发电设备，降低设备成本，减少碳排放，需要加快对晶体硅生产技术的研究，减少晶体硅内部杂志，降低生产成本。原本的生产技术需要使用四氯化硅，对环境的污染较为严重，为了满足可持续发展需求，应尽可能研究新型替代材料，例如将四氯化硅替换为三氯化硅，降低能耗的同时提高市场竞争力。

2.5培养专业人才满足发展需求

在新形势下进一步推动太阳能得到普及利用，需要各企业单位积极培养优秀人才，建立相对完善的人才培养体系，在太阳能热利用和光伏转换项目上不断前行，推动行业可持续发展。各个高校应积极开设专业课程、设立研究项目，在研究过程中积极参加国际光热技术研讨会，跟踪学习及时掌握最新理论知识，考察国际上其他学校的研究成果和研究进度，让理论与实际相结合，从课题承接入手，逐渐培养出一批具有较强专业知识的太阳能利用人才，促进光电行业发展[3]。

2.6将光电转换作为战略储备产业

目前新能源正处于快速发展阶段，我国在研究发展过程中的技术相对落后，成熟度较低，而目前推广太阳能发电成本投入较高，与实际发展情况相脱离，因此在发展过程中应将其暂时归类为战略储备产业，同时加快光热转换、光电转换技术的研发，降低生产成本，提升产业竞争力，为后续大规模推广做好相应准备。

2.7提高能量转换率

当前太阳能发电系统主要由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率和负载效率组成，目前太阳能发电系统的转换率只有百分之十七左右，因此必须要积极投入力量提高电池组件的转换率，降低单位功率造价，提升系统转换率，这也是太阳能发电产业发展面临的重点和难点问题。为了有效提高能量转换率，应尽可能加大太阳能吸能面，减少光反射造成的热量散失，或是积极推动吸杂技术发展创新，减少半导体材料的复合性，也可以对现有的光电转换理论进行改进，减少能量在转化中的流失率，建立新的光电转换技术模型，或是寻找并开发不同材料的太阳能电池，通过这种方式逐渐提升转换效率，期待有朝一日能够解决太阳能发电系统的转换率问题，真正将其普及到日常的生产生活当中[4]。

结束语

综上所述，目前各国都在积极推进和寻找太阳能的利用方式，而太阳能发电技术作为太阳能利用的重点项目受到各国的研究，在太阳能应用过程中，我们需要认识到这种能源其未来的发展空间，并在未来的发展过程中对影响其大规模发展应用的关键问题逐一进行解决，推动生态环境的建设，实现社会可持续发展。

参考文献

[1]李忠东.太阳能新技术可产生上千度高温[J].上海节能，2020（08）：964.

[2]舒杰.开发利用太阳能构建粤港澳大湾区绿色清洁能源体系[J].大社会，2020（06）：48-49.

[3]陈敏.太阳能光伏光热综合利用系统建模[J].节能，2020，39（05）：150-153.

[4]王利明.加强光伏设备管理  提高太阳能利用效率[J].区域治理，2020（03）：78-80.

基金项目：2021年度湖北工业大学大学创新训练项目《基于太阳能的室内照明技术研究》（X202110500101）。

作者简介：杨铭立，2009.4，男，汉，湖北孝感，本科生，研究方向机械设计

通讯作者：杨怀玉，1978.1，男，汉，河南开封，研究生，讲师，研究方向为机电一体化。