第2章　光伏发电技术概述

2.1　历史

1839年，一位名为亨利·贝克勒尔的年轻法国实验物理学家发现了光电效应。当他在电传导溶液中使用两个金属电极实验时，他发现该装置暴露于光下能增强电压。直到1800年代末，一些研究人员，包括沃纳·西门子和其他同样有声望的人，对光伏发电的潜在效益抱有很大的希望，尽管他们中许多人开展硒相关的工作（威洛比·史密斯，1873；查尔斯·弗里茨，1880），其光电转化率不到1%。然而，这些研究人员不得不克服可信度问题，因为当时光伏似乎违反了当时已知的物理定律。

直到1904年，爱因斯坦发表了一份关于光电效应的论文，从此整个科学界不再将光伏视为某种科学骗局。爱因斯坦因此在1921年获得诺贝尔物理学奖，而不是因为他的相对论或者其他工作。

不幸的是，因为硒的低转换效率和高生产成本，该技术被一直冷落到20世纪50年代，贝尔实验室的研究人员在美国开发出了基于硅的光电转换装置，它们很快得到工程化并达到6%的转换效率（关于其他材料的光伏特性的研究工作在RCA实验室和其他地方仍在继续）。

经过一段最初的热潮和一些地面应用，相对于预期收益，光伏技术因其成本高昂再次遇冷。之后，在1958年，第一个由光伏提供电力的轨道卫星发射成功（《航海家Ⅰ》，1958年3月18日），由此光伏开创了一个新时代和一个可观的市场——科学技术。不考虑成本，根本就没有其他办法可以为太空车提供长期、可靠的电力。而且，自那时起几乎所有轨道空间飞行器都已经使用光伏作为其电源。

航天作为光伏应用的唯一市场的现状持续了15年。尽管在20世纪60年代中后期，也有一些地面系统安装，包括在日本东京港海上的浮标系统，但这个市场并没有产生太大的兴趣，直到1973年，当石油禁运导致能源中断，世界各国政府开始寻找替代能源。巧合的是，石油禁运的消息一经传出，地面用光伏发电的第一次会议即在美国新泽西州樱桃山举办。之后，从20世纪70年代初，当时光伏组件的产能仅有几百k W/a，到2000年增长至近200MW/a（大部分用于农村和边远电力系统）。光伏产业经过15年的增长，到2007年，光伏总装机容量从1992年的100MW增加到了2007年的7800MW（IEC PVPS T1 2008年光伏应用趋势报告）。

如今，该技术应用广泛，从世界通信网络、卫星、中继站以及用于通信设备的远程电源，到大规模太阳能发电厂、并网住宅和商业建筑，再到农村和远程照明和抽水系统。报告中国家的累计并网、离网装机容量如图2.1所示。

图2.1　报告中国家的累计并网、离网装机容量

（来源：IEA PVPS T1 2009年光伏应用趋势报告）