前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的太阳能光伏技术的研发与运用，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
众所周知，太阳能是一种无污染的能源，也是人类可利用的最丰富的能源之一。我国的太阳能资源丰富，全国三分之二的国土面积年日照小时数在2200小时以上，年太阳辐射总量大于每平方米5000兆焦，属于太阳能利用条件较好的地区。西藏、青海、新疆、甘肃、内蒙古、山西、陕西、河北、山东、辽宁、吉林、云南、广东、福建、海南等地区的太阳辐射能量较大，尤其是青藏高原地区太阳能资源最为丰富。［1］目前，我国太阳能利用在建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快的是家用太阳能热水器(系统)，其次是被动式采暖太阳房，并在太阳能光伏技术和照明技术领域积累了一定的应用数据和经验。高校应从自身功能和优势出发，积极参与研发太阳能光伏技术、并在建筑中综合利用太阳能光伏技术，探索有效的太阳能光伏技术与建筑节能有机结合的载体与方式。 1光伏技术及我国光伏产业发展现状 1．1光伏技术 光伏是指光生伏特效应(即光伏效应)，是光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。太阳能光伏技术即太阳能发电技术，其基本工作原理为:太阳能电池板在光照条件下接收太阳光并产生电能，使太阳电池组件产生一定的电动势能(即发电)，并通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换产生的电能储存在蓄电池里。到需要用电时，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。太阳能光伏发电系统一般由太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜等设备组成。因太阳能电池板本身只具有发电功能而不能储存电能，且发出的是直流电，逆变器是将直流电转换为交流电的设备。因此，太阳能光伏发电系统的利用形式一般可以分为并网光伏发电系统和离网光伏发电系统两大类别。利用太阳能光伏技术发出的电能是典型的安全、清洁能源，不受资源分布地域的限制，使用范围广泛，且建设周期短，获取能源花费的时间短。当前，太阳能光伏技术的突出难题是成本收益问题。人类一旦在光伏发电技术上进一步实现重大突破，光伏产业将实现井喷式发展，而光电也将成为火电的有效替代品，能够有效解决能源短缺问题，也是应对气候变化的重要途径。 1．2我国光伏产业发展现状 光伏产业是利用太阳能的光伏转换，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电，形成以硅材料应用开发为中心的产业链条。一般来说，晶体硅太阳能光伏发电产业链主要包括原料硅生产、硅碇和硅片生产、太阳能电池制造、光伏发电系统以及技术研究等。我国自1958年开始研究太阳能电池，1971年首次将光伏电池应用在东方红2号卫星上，1973年在地面应用太阳能电池，但直到2000年，因太阳能电池的成本高等因素，地面应用范围仍然有限。新世纪以来，在全球光伏应用市场强力启动及国内政策大力推动的背景下，我国光伏产业发展迅猛，呈现出高增长态势，表现出“中间独大、两头在外”的显著特征，即企业大多集中在利润较小、技术含量较低的光伏电池制造环节，企业制造光伏电池所需的高纯硅原材料对进口的依赖程度较大，且生产制造出的光伏电池则对出口的依存度高。上述特征具体表现在四个方面: 一是光伏电池产量已超全球总产量的50%。随着常规能源短缺、生态环境恶化、全球气候变暖等问题的出现，各国政府非常重视和支持发展可再生能源特别是光伏产业，我国也不例外。2005年以来，我国太阳能电池产量年均增长率高达126%，2007年增长率更是达到218．9%，光伏电池产量跃居世界第一，远高出同期世界平均增长47%的水平。2009年，我国多晶硅产量超过两万吨，太阳能电池产量超过了4000兆瓦。2010年，我国光伏电池产量已超过全球总产量的50%，并在光伏产业上形成了主要以硅材料、电池组件、光伏系统应用等较为完整的产业链。［2］ 二是光伏产业链主要处于低端。与其它产业相比，光伏产业链各环节的毛利润从上到下呈现“倒金字塔”结构，其价值形态呈现出从左上到右下倾斜的形状，与一般产业呈现出两头高、中间低的“微笑曲线”形状不同。目前，从我国光伏产业链各生产环节分布的企业数量看，光伏企业主要集中在毛利润较低的电池制造、组件生产环节，其光伏产业链价值不到30%，而毛利润较高的环节被美、日、德等掌握硅材料提纯技术的国家获得，其光伏产业链价值超过70%。 三是光伏产品应用不广。受光伏发电上网成本较高、光伏发电自身技术局限性较大、相关政策支持体系不够完善等因素的影响，我国国内生产的太阳能电池及组件等光伏产品主要销往海外市场，2011年的光伏产品出口比例达95%，是典型的“制造大国、应用小国”。这不仅使光伏产品过分依赖于海外市场的出口，导致光伏产品国内外市场不平衡问题的出现，也对光伏产品的对外贸易产生不利影响。 四是光伏电池生产原材料依赖进口。太阳能晶硅制造处在光伏产业链的上游，技术门槛较高、投资规模较大，技术被国际市场垄断。长期以来，美、日、德三国的7个公司的10家工厂集中了超纯硅材料的制造，从事高纯度硅原材料生产的企业较少。国内企业与世界先进水平相比，存在生产工艺落后、能耗较高、规模效益较低、污染较大的问题，生产能力不足，难以满足国内光伏企业对硅原料增加的需求。因此，我国光伏电池生产所需的原材料基本上依赖进口。［3］ 2高校研发应用太阳能光伏技术的优势 一是高校具有较强的创新能力。高校在激发创新思维、开展多学科综合交叉研究等方面的优势明显，拥有源源不断的创新人才和广泛的国际合作与交流的渠道，既是国家培养拔尖创新人才的基地，开展原始创新的主要场所，也是我国基础研究和高技术领域原始创新的主力军，解决国民经济重大科技问题、实现技术转移和成果转化的生力军。数据显示，全国高校从事科技活动的人数为36．1万人，两院院士41%来自高校;依托高校建设的国家重点实验室138个，占62．7%，国家工程(技术)中心113个，占34．6%。［4］由于太阳能光伏技术的研究开发需要多个学科的相互配合，而高校本身就具备开展多个学科综合交叉研究的优势，两者能有机结合、有效融合，能为太阳能光伏技术的研发提供必不可少的技术和人才支撑。#p#分页标题#e# 二是高校具有较广的辐射范围。高校是由文化程度和综合素质相对较高的群体组成的、以教育和生活为主的社区，辐射面较广。根据教育部公布的2012年具有普通高等学历教育招生资格的高等学校名单，全国共有普通高校(不含军事院校和港澳台高校)2132所，独立学院298所，分校办学点62个，合计2492所。［5］2009年，全国高校在学总规模为2979万人，具有高等教育文化程度总人数9830万人，受过高等教育的主要劳动年龄人口占9．9%，到2015年，这三个指标将分别提高到3350万人、14500万人、15%。［6］ 因此，在高校应用太阳能光伏技术，不仅能节约能源，还能增强高校学生的低碳节能意识，并通过他们将低碳生活理念和节能意识及行为推广到工作单位、家庭、社区，对整个社会关心、参与低碳节约的生活方式产生强大的辐射力、感染力、渗透力。 三是高校具有较大的市场需求。高校的终端能源消费以生活消费为主，在终端能源消费总量中占的比重不大，但高校与经济社会发展的依存度较高，在能源消费过程中存在过度依赖煤炭、能耗水耗总量较大、人均能耗较高等问题。2008年，研究者根据对45所高校能源统计结果测算，全国高校煤炭使用占用能种类的比例最大，达48．1%;总能耗约2924万吨标准煤，占同期全国总能耗的9．6%;总用水量41亿吨，占同期生活总用水量8．14%;人均年能耗1．034吨标准煤、年生活用水量145吨，分别是同期全国人均年能耗的4倍和年生活用水量的1．95倍。如果按照“十一五”期间的总体节约目标是实现已有用能项目和已有用自来水项目人均用能在2005年所耗能量和所耗水量的基础上均降低15%测算，每年全国高校节能量为387．5万吨标准煤，相当于826万人特大城市一年生活用能总量;每年节水量为4．735亿立方米，相当于544万人特大城市一年生活用水总量。［7］由此不难得出，高等学校集教学、科研和生活于一体，既是人口的高密集区，更是能源消耗大户，对节能技术具有较为明显的需求。因此，高校对太阳能光伏技术的应用具有较强的源动力。 3高校研发应用太阳能光伏技术的思路 太阳能光伏技术研发应用的系统性、开创性、技术性较强，不仅是高校面临的新课题，也是政府、社会面临的新课题。在实现节能减排任务目标、发展低碳经济以及提升高等教育内涵建设质量的背景下，高校应把握《教育规划纲要》实施的机遇，创新思想观念，积极探索光伏技术研发应用的有效模式，为光伏产业发展提供人才、智力和科技支撑。 一是确立太阳能光伏技术研发方向。高校应根据自身的办学定位和学科特点，明确太阳能光伏技术的研究开发方向与重点，注重解决重点领域、重点环节的太阳能光伏技术研发问题。瞄准世界光伏技术前沿，发挥具有广泛国际交流与合作的渠道优势、拥有大量创新思维和创新能力人才的优势、具备开展综合交叉研究的学科优势，加快研究开发先进的光伏技术，主动参与国际竞争，依法保护原始性知识产权，力争使更多的研究成果达到或超过国际同类成果的先进水平。对接国家光伏产业发展，发挥基础研究和高技术领域原始创新生力军的作用，主动承接与国家战略性光伏产业发展和国民经济重大科技相关的太阳能光伏技术的研发工作，加强多晶硅的综合利用和环境保护等方面关键工艺流程技术及逆变器、反应器、大型氢气压缩机等关键设备创新研究，力争改变这一领域核心技术大多被发达国家掌控的局面，为国家光伏产业提供人才和科技支撑，提高光伏技术和光伏产品的国际竞争力。 二是搭建太阳能光伏技术研发平台。高校应从自身实际情况出发，组建太阳能光伏技术研究、开发平台，有效整合学科专业、仪器设备及校内外科研团队等优势资源。设立光伏技术研究机构，以室、所、中心等组织形式，创设太阳能光伏技术研发的专业研究机构，以机构为平台，开展与光伏产业相关的信息交流、人才培养、技术研发工作。健全机构运行机制，以健全的管理制度和自主创新能力保障机构有序运转，激励科研团队对太阳能光伏技术和产品进行集体研究攻关，发展与光伏技术相关的新兴学科、交叉学科，并借助学科的发展凝聚科研团队、增强科研能力、促进成果转化、提高培养质量。加强对外深度合作，与国内外的相关高校、政府部门、科研院所、企业及各类社会组织共同举办专题会议，组织理论研究，开展咨询服务，联合培养学生，合作研发技术等，并积极参与政府发展光伏产业的政策规划研究和企业对光伏产品的生产研究，增强人才培养、科技创新和服务社会能力。 三是推进太阳能光伏技术成果转化。高校应发挥与企业、市场联系紧密和实现技术转移、成果转化生力军的作用，促进研究开发的光伏技术和成果的转移、转化，加强光伏新技术的消化和吸收，实现多方互利共赢。引导科研人员转化光伏技术成果，围绕促进光伏技术研发和成果转化的目标，出台鼓励政策，激励科研人员与企业开展全方位的产学研合作，并在成果评定、成果奖励等精神层面和物质层面予以肯定，增强科研人员投身于光伏技术成果转化的积极性、创造性。搭建低碳技术成果转化平台，联合政府、科研院所、企业、NGO建立光伏技术交易市场，举办形式多样的光伏技术成果洽谈会、展示会，畅通光伏技术成果转化和光伏技术产品开发的流通渠道，实现光伏技术成果供需各方的无缝对接，提高技术成果转化率。建立光伏技术成果转化融资保障体系，争取各方资源，探索建立政府投入为引导、企业投入为主体、社会投入为补充、高校扶持为激励的光伏技术成果转化资金支撑体系，依托光伏技术发展基金或光伏技术风险投资基金，将光伏技术知识产权转化为生产力，实现知识供应链的良性循环。 四是丰富太阳能光伏技术应用形式。高校应在政府引导和示范下，通过多种措施、多种形式开发和拓展光伏产业的应用领域，鼓励并支持光伏发电产品应用项目，实施“光伏屋顶”计划，将适合光伏应用的教学、科研、办公建筑的楼顶建成光伏屋顶或光伏电站。推进光伏建筑一体化建设，即在建筑围护结构外表面上铺设太阳电池组件以提供电力，同时使得太阳电池组件成为建筑的一部分而不影响建筑的整体效果。推广太阳能半导体照明工程，将太阳能光伏发电、半导体照明技术与景观、亮化、照明等需求相结合，如江西教育学院昌北新校区建设了太阳能路灯工程，共建有太阳能半导体照明路灯49盏，每盏功率为60W，完全由光伏太阳能发电，每晚照明时间长度约为10－11小时，每年发电约为11267千瓦时。面对全社会推进光伏技术研发应用的良好机遇，高校应秉承科学理念，加大创新力度，突出比较优势，有序推进太阳能光伏技术的研发应用。#p#分页标题#e#
