一“碳”究竟丨“雙碳”目標下的太陽能應用

        《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中指出，加快構建清潔低碳安全高效能源體系，積極發展非化石能源，實施可再生能源替代行動，大力發展風能、太陽能、生物質能、海洋能、地熱能等，不斷提高非化石能源消費比重。太陽能產業作為新能源產業中發展較為成熟的產業，正在為“雙碳”目標實現的不斷提供助力。2021年，太陽能發電裝機容量約3.1億千瓦，同比增長20.9%?！半p碳”目標的提出也為太陽能等清潔能源產業發展待來了全新的戰略發展機遇。

       何為太陽能？主要應用場景有哪些？

        太陽能是主要的可再生能源之一，具有來源廣泛、清潔無害、可持續等特點。廣義的太陽能是指由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自于太陽的輻射能量，其主要應用領域為光伏發電和光熱。

        光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。2021年全國新增光伏并網裝機容量54.88GW，同比上升13.9%。累計光伏并網裝機容量達到 308GW，新增和累計裝機容量均為全球第一。

        光熱是現代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產生熱水、蒸氣和電力，目前應用較廣的包括光熱技術有光熱發電及太陽能熱水器利用。太陽能熱利用主要集中于民用供熱，農業生產、工業制造等工農業供熱場景，也是未來太陽能熱利用的主要發展領域。

       太陽能光伏產業鏈特征

        從太陽能光伏產業鏈上來看，上游產業是原材料的生產環節，主要是對硅礦石和高純度硅料的開采、提煉和生產，如冶金硅提純、多晶硅提純、單晶/多晶硅片加工與切割等環節。此外還包括太陽能電背板、電池用玻璃等系統配件的制造。

        中游產業是技術核心環節，主要是部件和組件的研發制造等。包括單晶/多晶硅電池片、電池組件（晶硅組件、薄膜光伏組件）生產與組裝。

        下游產業是包括太陽能并網發電工程、太陽能電池組件的生產及安裝、光伏集成建筑等在內的光伏產品系統集成與安裝。

        太陽能的未來發展大有可為

        目前來看，太陽能技術的未來發展和應用在綠色氫能、液態陽光甲醇和太陽能發電等方面當大有可為。

        液態陽光甲醇即用甲醇的形式實現太陽能的儲存、運輸和利用。具體分為兩個步驟：由太陽能等清潔能源分解水制作“綠氫”；再由綠氫和二氧化碳反應，生成甲醇或其他燃料和化學品，是實現“雙碳”目標的重要技術路徑。

        太陽能發電通過收集太陽熱能，利用換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的。采用太陽能熱發電技術，避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發電的成本。專家表示，未來的新能源結構將是光伏、風電與太陽能熱協同發展、多能互補的形式。

中國科協科普部

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