太阳能发电是指不直接将光能通过热力过程转化为电能的发电。
它包括光伏发电、光化学发电、光敏发电和光生物发电。
光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效吸收太阳辐射能量并将其转化为电能的直接发电方式。它是太阳能发电的主流。光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
光伏发电系统组成主要由太阳能电池、电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部件。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池。前者包括单晶硅电池和多晶硅电池，后者主要包括非晶态硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池。
单晶硅太阳能电池光电转换效率约为15%，最高可达23%，是太阳能电池中光电转换效率最高的，但制造成本较高。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年和25年。多晶硅太阳能电池的光电转换效率是14 - 16%,生产成本是低于单晶硅太阳能电池,因此大大发展,但是多晶硅太阳能电池的使用寿命比单晶硅太阳能电池短。
薄膜太阳能电池是以硅、硫化镉、砷化镓等薄膜为基体材料的太阳能电池。薄膜太阳能电池可以由轻质、廉价的基材(如玻璃、塑料、陶瓷等)制成，形成一层不到1微米厚的产生电压的薄膜，便于运输和安装。然而，沉积在非均匀衬底上的薄膜会产生一些缺陷，因此现有的碲化镉和铜铟镓硒太阳能电池的批量生产转换效率只有12%到14%，高于29%的理论极限。如果在生产过程中减少碲化镉的缺陷，将会延长电池寿命，提高转换效率。这就需要研究缺陷产生的原因以及减少缺陷和控制质量的方法。太阳能界面也很重要，需要大量的研究和开发。
太阳能热发电
太阳热能是一种通过水或其他工作材料和设备将太阳辐射能量转化为电能的发电方法。首先，太阳能转化为热能，然后热能转化为电能。转换有两种方式:一是直接转换太阳能热能转化成电能,如半导体或金属材料的温差,热的生成电子和热电离子真空设备、碱金属热电转换的力量,磁性流体的一代。另一种方法是利用太阳能，通过一个由热机驱动的发电机发电，如汽轮机，类似于传统的火力发电，只不过热能不是来自燃料，而是来自太阳。太阳能热发电有多种类型，主要包括以下五种类型:塔式系统、槽式系统、盘式系统、太阳能池和太阳能塔热燃气发电。前三种是集中式太阳能热电系统，后两种是非集中式太阳能热电系统。一些发达国家将太阳能热电技术作为国家研发的重点，建成了数十座各类示范太阳能电站，已达到并网发电的实际应用水平。
目前，世界上最有前途的太阳能热动力系统大致可分为:槽形抛物线聚焦系统、中央接收器或太阳能塔聚焦系统和碟形抛物线聚焦系统。三种形式在技术和经济上是可行的:30~80MW聚焦抛物线槽太阳能发电技术(简称抛物线槽);30~200MW点聚焦集中接收太阳能热电技术(以下简称集中接收技术);7.5~25kW点聚焦抛物面太阳能发电技术(简称抛物面)。
目前，世界上最有前途的太阳能热动力系统大致可分为:槽形抛物线聚焦系统、中央接收器或太阳能塔聚焦系统和碟形抛物线聚焦系统。三种形式在技术和经济上是可行的:30~80MW聚焦抛物线槽太阳能发电技术(简称抛物线槽);30~200MW点聚焦集中接收太阳能热电技术(以下简称集中接收技术);7.5~25kW点聚焦抛物面太阳能发电技术(简称抛物面)。
聚焦太阳能热动力系统使用的传热剂主要是水、蒸汽和熔盐。这些传热剂可以在容器中加热到450摄氏度，然后用来发电。此外，该蓄热系统可一次蓄热数小时，以备需求高峰时使用。
抛物线槽聚焦系统是利用抛物线柱面槽透射镜将太阳光集中在管式接收机上，在热转化炉中加热管内工质产生蒸汽，带动常规汽轮机发电。塔式太阳能热动力系统使用一组独立跟踪太阳的定日计，将阳光聚焦在固定塔顶的接收器上，产生高温。
除了上述传统的太阳能热发电方法外，在太阳能烟囱发电、太阳能池发电等新领域的研究也取得了进展。
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