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光伏产业:绿色能源的璀璨之星

科普中国-科普话强国
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栏目聚焦我国前沿科技领域取得的重大进展和标志性成果。
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光伏产业,简称PV(photovoltaic),主要指以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条。光伏产业是基于半导体技术和新能源需求而融合发展、快速兴起的新兴产业,也是实现制造强国和能源革命的重大关键领域。

光伏产业链涵盖多个环节,涉及上、中、下游三部分。上游包括多晶硅硅料的生产和供应。作为一种基础原料,多晶硅材料主要用于制造硅片和电池。中游主要涵盖电池片和光伏组件的生产。要将太阳赋予的光能转化为电能,电池片必不可少。如今人们在乡间屋顶、城市建筑时常可见的光伏组件,就是由一片片电池片组成的。下游的光伏应用市场持续扩大,也为光伏产品产量增长提供了机遇。

技术创新、自主研发是推动行业进步的关键驱动力。例如,在光伏制造端,2021年,协鑫科技颗粒硅率先实现万吨级规模化量产,在品质、降碳等方面优势明显,提升了产品竞争力。我国光伏企业还在电池技术上不断创新,钙钛矿太阳能电池等新型电池技术崭露头角,PERC(钝化发射极和背面接触)、TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)、HJT(异质结)等高效电池技术也逐步走向商业化应用。

随着光伏产业在节能减排、清洁利用等方面取得显著成效,光伏发电被广泛应用于多个领域,“光伏+”模式得到推广普及。例如“太阳能屋顶”,光伏系统配备于屋顶或墙面,为家庭提供电力保障,不仅可以节约能源成本,还是一种清洁的电力选择。除此之外,智能光伏终端产品供给能力不断提升,与消费电子、户外产品、交通工具、航空航天等领域结合,太阳能充电器、背包、衣物等光伏日用品悄然走进人们的生活。

光伏发电具有诸多显著优势。太阳能资源广泛且真正可再生,太阳光照射地球表面,虽然照射时间和强度不同,但分布广泛。根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,太阳能资源取之不尽用之不竭。其次,光伏发电环保清洁,本身不消耗燃料,不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声。光伏发电有助于减少对化石燃料的依赖,提高国家能源稳定性。另外,设备安装地点灵活,建筑物的屋顶开阔,具有不受建筑物朝向影响、接受光照时间长、最大程度避免阴影干扰等优势。光伏系统的运行稳定,维护成本低,加之自动控制技术的广泛运用,基本上可实现无人值守。

经过几十年发展,我国光伏产业从无到有、从小到大,坚持科技创新,不断发展壮大,在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均居全球前列,已形成完整齐备的产业链。目前,各环节产能产量全球占比均达80%以上,占据全球主导地位。根据国际能源署数据,2023年中国可再生能源新增的装机规模超过了世界其他地区的总和,是推动全球可再生能源产业发展最大的贡献者。

目前,我国的光伏产业总体成绩亮眼,但仍面临着诸多技术难题等挑战。面对复杂形势,还需要不断调整,推动光伏产业智能化升级,与5G通信、人工智能、先进计算、工业互联网等新一代信息技术融合创新,创造更多应用场景,促进我国光伏产业持续迈向全球价值链中高端。

审核:新华网科普事业部

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