出品 |搜狐科技

作者 |周锦童

8月28日，由中国科协新技术开发中心、阳光新能源联合打造的国内首个聚焦新能源电站的沉浸式科普展——追光者节，科技追光之旅新能源电站科普巡展北京站正式收官。

搜狐科技在中国科技馆互动体验之余，还参加了“阳光科普小课堂”，本期嘉宾为华北电力大学教授、博士生导师张兵。张兵以《太阳点亮的绿色低碳生活——大阳能发电原理及应用》为题，讲述了太阳能电池板的原理及其构成、光伏发电原理和各国在光伏产业方面的发展现状。

张兵首先介绍了太阳光的产生。她称古代太阳被看作是神的脸或太阳神阿波罗的象征，负责每天的东升西落和照亮万物。太阳是一颗45.7亿岁的恒星，直径约为139.2万公里，大约是地球直径的109倍，质量为2×10³⁰ kg，约为地球的33万倍，占据太阳系总质量的99.86%。

太阳质量巨大，内部温度高达1500万摄氏度，压力达到3000亿个大气压。这种极端的条件使得氢等元素在此处不断合成新的物质，同时也会发生物质的分解，释放出巨大的能量，其中一种形式就是伽马射线。

“这些经过高温高压处理而产生的能量最终以光子的形式逃离太阳表面，向外辐射，直至飞向宇宙，而内部核聚变会释放巨大能量，光子需1万-17万年才能逃出太阳表面。”张兵如是说。

因此，光既可以被视为能量球,又表现出波的性质,这种现象称为“光的波粒二象性”。太阳光的美丽色彩是由不同物体对光的吸收差异造成的光谱效果，大气层过滤掉了过于强烈的太阳光,才使得地球能够生存，光谱在医学、研究等领域也有广泛应用。

不仅如此,太阳光对于生命至关重要,包括植物的光合作用和风的产生等自然现象都与太阳光有关。

至于太阳能电池板，则是利用光子将电子从原子中“踢出”，形成电流的方式发电，而非传统煤炭燃烧发电，这种发电方式无污染、不产生有毒气体，但能量需求较高。

此外，太阳能电池板的结构复杂，需要使用显微镜才能观察到其中电子的运动情况，只有光子能量达到一定程度，才能使电子离开原子，形成导电特性。

随后，张兵又介绍了介于导体和绝缘体之间的材料——半导体，半导体的电导特性受光子能量的影响,只有在光子能量足够大时才能发电，硅就是最常见的半导体材料,也是最常用的光伏材料。

“太阳能发电是通过光生伏特效应实现的,这一原理是在1950年被美国贝尔实验室发现的，从发现光伏硅效应到现在已有70多年,这期间光伏技术取得了显著进步,如今屋顶上的光伏板就能为家庭提供照明等电力需求。”张兵介绍到。

谈及目前我国大规模集成光伏板进行集中式发电情况时，张兵分享了几个案例。青海省海南州的太阳能生态发电园占地609.6平方公里，接近新加坡国土，创下了“世界最大装机容量的光伏发电园区”吉尼斯记录，并吸引了68家光伏企业投资建设，到2024年底，清洁能源并网装机达到了3066万千瓦,光伏发电量高达178.986亿千瓦时。

在张兵看来，中国光伏板制造成本低廉，具有竞争力，得到了国际市场的广泛认可。在全球太阳能电池板出口排名中，中国企业已连续多年占据前十名，并且在发电效率和成本上具有显著优势。

然而，由于缺乏自主技术，2011年至2012年期间，中国遭遇了制裁，导致光伏行业进入寒冬期。不过目前，随着技术的提升和成本的下降，中国的光伏产品再次显示出竞争力，国内就业形势良好。

演讲最后，张兵还分享了各国光伏项目目前的应用情况。像印度、墨西哥、阿联酋和埃及都有大型光伏项目，美国的加州光伏集群区，总装机超过12GW。德国、日本和新加坡则采用小而精的策略取胜，在水面和山区等地打造了独特的光伏发电系统。未来，光伏将进一步为无电地区提供基础用电和医疗支持。