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太阳能

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2026年03期

《太阳能》创刊于1980年，月刊，是由中国科协主管，中国可再生能源学会主办，《太阳能》杂志社有限公司出版，国内外公开发行的国家级可再生能源专业科技杂志。内容定位于“广义太阳能”，办刊宗旨为“加强学术交流，推动太阳能科技创新，促进实现太阳能产业化、市场化应用发展”。

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行业观察 | n型TOPCon单晶硅太阳电池的研究现状与展望

行业观察 | n型TOPCon单晶硅太阳电池的研究现状与展望

摘要：n型TOPCon单晶硅太阳电池（下文的TOPCon太阳电池均指此类太阳电池)是一种n型高效晶体硅太阳电池，由超薄的氧化硅层和掺杂多晶硅层组成的钝化接触结构为其带来了优异的表面钝化效果。预计2024年以后TOPCon太阳电池的市场份额将超过PERC单晶硅太阳电池，成为新一代晶体硅太阳电池的主流产品。首先阐述了TOPCon太阳电池的基本结构和工作原理；然后从市场、光电转换效率和良率、技术路线3个方面分析了此类太阳电池的现状，并给出相应的解决方案；最后展望了此类太阳电池的发展方向。研究结果表明：1)截至2024年8月底，中国头部太阳电池生产企业的TOPCon太阳电池的量产光电转换效率介于 26.10%～26.50% 之间，入库光电转换效率介于 25.10%～25.30% 之间，量产良率接近 97% 。与PERC单晶硅太阳电池相比，TOPCon太阳电池的量产光电转换效率高出 2% 以上，量产良率基本持平；未来通过改进技术路线、优化工艺方案等方式，二者差距将会进一步拉大。2)TOPCon太阳电池的3种背面沉积技术均有量产线建设或已投产。其中，低气压化学气相沉积(LPCVD)技术路线相对成熟，量产规模最大；等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术路线最具市场潜力；采用等离子体气相沉积(PVD)技术路线的太阳电池生产企业非常少，该技术路线的行业关注度不高。3)降本增效依旧是目前TOPCon太阳电池规模化量产的研究重点，为实现该目标，未来研究方向主要为超薄TOPCon太阳电池的开发、选择性发射极(SE)制备方法的优化、高质量隧穿氧化层制备方法的探索、掺杂多晶硅层制备方法的优化、持续少银的金属化技术探索、正面钝化接触栅线技术的探索这6个方面。研究结果可为TOPCon太阳电池技术路线的选择提供参考。
行业观察 | 多元化储能技术在构建新型电力系统中的关键作用与展望

行业观察 | 多元化储能技术在构建新型电力系统中的关键作用与展望

摘要：首先对主流储能技术的发展态势进行了系统性梳理；然后对储能技术多元化价值的实现路径进行了介绍；最后对储能技术面临的挑战进行了分析，并对其未来的发展趋势进行了展望。分析结果表明：1)未来，储能技术的发展将趋向于基于不同时间尺度与功能需求开展的技术融合，以实现优势互补或梯次利用，而非某项单一储能技术的垄断。2)储能技术仍面临商业模式与市场机制不健全、标准体系与安全监管滞后、核心技术自主化仍需完善等方面的挑战。3)应强化储能技术创新驱动，攻关下一代储能技术；市场机制需不断完善；构建协同发展格局，打造立体化储能网络；推动储能系统全生命周期内的管理。
行业观察 | 中国西北半干旱区气候资源高效耦合利用的路径探讨

行业观察 | 中国西北半干旱区气候资源高效耦合利用的路径探讨

摘要：基于中国西北半干旱区农业生产水资源短缺的现状，对半干旱区以风光发电项目建设为核心的气候资源高效耦合利用路径进行了探讨。首先介绍了半干旱区气候资源高效耦合利用的基本逻辑，然后提出了最佳耦合利用模式，最后分析了气候资源高效耦合利用的必要支持举措。研究结果表明：中国西北半干旱区气候资源高效耦合利用的核心路径是大力开发农光互补项目，以光伏发电为媒介，将丰富的太阳能资源转换为电能；同时，通过光伏组件对自然降水的重新分布和蓄积滞留作用，提高有限降水资源的利用效率，弥补农业用水不足，改变半干旱区广种薄收的农业生产模式，形成农光互补的良性循环体系，实现降水、风能、太阳能等气候资源的高效利用，将可再生能源的资源优势转化为经济优势，提升生态经济价值，推动形成新质生产力。另外，辅以其他可再生能源的应用，实现农村生产生活方式的重构性变革，全面满足农村低成本用能需求，满足其冬季清洁供暖、夏季防暑的需求。还可通过让农村能源参与电网的统一配送储存调度，实现农村电能反哺城市。
学术研究 | 基于模型预测的光伏制氢系统能量管理和容量配置优化研究

学术研究 | 基于模型预测的光伏制氢系统能量管理和容量配置优化研究

摘要：光伏制氢系统在未来的能源市场中具有巨大的应用潜力，能量管理策略和容量配置对该系统的构建与运行具有重要影响。首先基于光伏发电系统输出功率预测，提出了一种光伏制氢系统能量管理策略，并基于该策略，利用MATLAB仿真平台构建了光伏制氢系统容量配置优化模型（下文简称为“MATLAB容量配置优化模型”)；然后利用HOMERPro仿真平台同样构建一个光伏制氢系统容量配置优化模型（下文简称为“HOMERPro容量配置优化模型”)；最后通过算例仿真，针对2种模型的优化结果进行了对比分析。研究结果表明：1)HOMERPro容量配置优化模型和MATLAB容量配置优化模型对蓄电池装机容量的配置均未给予充分重视，导致蓄电池装机容量普遍较小。2)在模型适用性方面，MATLAB容量配置优化模型具有更高的灵活性和可调节性，能够根据项目实际需求对目标函数进行定制化设计，从而更好地适应不同场景下的优化需求。而HOMERPro容量配置优化模型虽然具有计算简洁、操作方便的优势，但其能量管理策略相对简单，优化过程仅以经济性参数为单一目标，在项目适应性方面存在一定局限性。3)提出的能量管理策略在MATLAB容量配置优化模型中得到了有效实现，通过对实时偏差率调控限值和蓄电池装机容量进行动态调整，能有效平抑电解槽输入功率的随机波动，有助于延长电解槽的使用寿命，从而进一步提升光伏制氢系统的稳定性和经济性。综上，MATLAB容量配置优化模型在光伏制氢系统的容量配置优化和能量管理策略设计方面展现了显著优势。研究结果可为光伏制氢系统的优化设计和运行提供理论依据和技术支持。
学术研究 | 陕西省榆林地区光伏组件表面积灰的主要成分与防护研究

学术研究 | 陕西省榆林地区光伏组件表面积灰的主要成分与防护研究

摘要：以陕西省榆林地区某光伏电站的光伏组件表面积灰为研究对象，首先利用马弗炉对积灰进行焙烧；然后利用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪和扫描电子显微镜(SEM)对焙烧前后积灰的物相组成、官能团种类和微观形貌进行了分析；采用X射线光电子能谱仪(XPS)对焙烧前积灰的元素价态进行了研究，并对不同液体与硅烷偶联剂改性处理后的载玻片表面的接触角进行了测定；最后针对干旱、半干旱地区光伏组件表面积灰问题提出了防护策略。研究结果表明：1)根据XRD测试结果，焙烧前后光伏组件表面积灰的成分相似，均为石英、脱水白云母、斜长石、硫酸钙类物质；2)根据高分辨率XPS光谱图，焙烧前积灰中的主要成分为碳酸钙、斜长石等物质，还含有少量的有机成分；3)硅烷偶联剂改性处理后的载玻片同时具有良好的疏水性和疏油性，可通过此种方式来降低光伏组件表面灰尘沉积。研究结果可为干旱、半干旱地区光伏组件表面清洁方式的选择提供理论支撑。
技术应用 | 交能融合背景下干旱荒漠区新建公路服务区的新能源供电方案研究

技术应用 | 交能融合背景下干旱荒漠区新建公路服务区的新能源供电方案研究

摘要：能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，当前，全球新一轮科技革命和能源革命加快推进并深度演变，加快能源绿色低碳转型已成为全球可持续发展和应对气候变化的重大战略方向。在此背景下，应大力发展新能源，加快交通路域能源结构变革和转型，提升新能源利用率，以逐步形成绿色低碳能源体系。新疆维吾尔自治区的公路服务区较多，但大多位于干旱荒漠区，处于电网末梢，地域气候差异大，具有高温高寒、高海拔特性，自然环境恶劣，孤岛现象普遍。以位于干旱荒漠区的S24线鄯善—库米什高速公路上的南山矿区服务区为例，首先介绍了该服务区的情况并分析了其用电量；然后结合当地的自然资源情况，对该服务区采用新能源供电方案时，光伏发电系统和储能系统的装机容量进行了合理规划，并以柴油发电机组作为备用应急供能设备，以满足服务区的用能需求；最后通过与国网供电方案进行对比，验证了新能源供电方案的经济性。研究结果表明：若南山矿区服务区运营期按25年考虑，相较于采用国网供电方案，采用新能源供电方案具有良好的经济性。
技术应用 | 基于Arduino单片机的双轴太阳跟踪装置设计的研究

技术应用 | 基于Arduino单片机的双轴太阳跟踪装置设计的研究

摘要：针对目前太阳跟踪装置存在的运行不稳定、追踪精度差等问题，提出了一种基于Arduino单片机的双轴太阳跟踪装置的设计。首先对双轴太阳跟踪装置的工作原理进行了介绍；其次对该装置的软硬件设计进行了阐述，并对其运行逻辑进行了说明；最后对采用该装置后光伏组件的发电性能进行了测试。研究结果显示：1)该装置通过运用双轴追踪原理，实现了更为精准的太阳跟踪；2)通过集成物联网技术，实现了双轴太阳跟踪装置与云端平台的连接，用户可远程实时查看设备状态、各种参数的变化，还可以通过专用的手机应用程序，直接对该装置中各设备的参数进行调整和优化，减少了现场维护需求，提升了运维效率；3)相较于采用固定式光伏支架的光伏组件，采用双轴太阳跟踪装置可以显著提升光伏组件的发电效率，发电效率可提高 20%～30% 。
技术应用 | 老旧光伏电站的光伏组件“以大代小”改造方案浅析

技术应用 | 老旧光伏电站的光伏组件“以大代小”改造方案浅析

摘要：近年来光伏产业发展迅猛，然而早期投产的老旧光伏电站面临光伏组件光电转换效率低、输出功率衰减率增大等诸多问题；但与此同时，老旧光伏电站也具有所在地太阳能资源丰富、补贴电价高等诸多优势。针对上述老旧光伏电站存在的问题，行业通常采用“以大代小”的改造方案。以2013年并网发电的某老旧光伏电站为例，对其光伏组件“以大代小”改造方案进行分析，从该光伏电站中选取2台发电利用小时数低的逆变器，对其所连接的光伏子阵进行了改造，通过对光伏组件参数、光伏支架尺寸、光伏组件串联数量、光伏组串熔断器选型进行分析完成了2个光伏子阵的改造；然后通过将改造后的光伏子阵的发电利用小时数与标准光伏子阵的进行对比，验证了改造方案的发电能力提升效果。分析结果显示：1)相较于改造前逆变器所连接的光伏子阵的发电利用小时数，改造后的光伏子阵的发电利用小时数可提升 14.0% ，说明本光伏电站的光伏组件“以大代小”改造方案可显著提高光伏子阵的发电能力；2)相较于因光伏组件光电转换效率提升、输出功率衰减率降低得到的理论发电能力提升值 (14.2%) ，改造后光伏子阵发电利用小时数的实际提升值（ (14.0%) 低了 0.2% ，分析原因主要是因为存在光伏组件输出功率衰减率测试值误差、不同时期太阳辐照量变化难以精确获取等因素的影响。
技术应用 | 高海拔山地光伏发电项目中钻孔设备的适用性分析

技术应用 | 高海拔山地光伏发电项目中钻孔设备的适用性分析

摘要：在山地光伏发电项目中，钻孔灌注桩的施工是影响项目施工工期的重要因素之一。因此，开展钻孔设备适用性分析，提出不同钻孔设备适用的坡度范围，对山地光伏发电项目快速进行设备选择和施工组织具有一定的帮助。以某高海拔山地光伏发电项目为研究背景，首先阐述了其光伏场区内的地形地貌与植被、岩土工程和不良地质条件，选择出合适的光伏支架桩基础类型；然后对不同钻孔设备的适用特点和施工效率进行了对比分析，并开展了4种钻孔设备施工效率的定量分析和适用性的定性分析；最后根据不同钻孔设备的最优施工坡度，提出了施工组织方案建议。研究结果表明：1)在山地光伏发电项目中，不同坡度下，钻孔设备的选择和施工组织的制定，除了需要考虑钻孔设备的灵活性、生态性、坡度适应性、障碍物通过性、经济性等因素外，其还与光伏支架桩基础类型、岩土工程条件、施工机械性能、气候环境条件、施工人员经验与技术水平、现场组织管理水平等密切有关。2)本山地光伏发电项目中，当整体坡度小于 10^° 时，优先采用挖改钎杆钻机进行施工，但其最大施工坡度不宜大于 15^° ；普通履带式潜孔钻机的最优施工坡度为小于 20^° ，最大施工坡度不宜大于 25^° ；履带式高低腿潜孔钻机的最优施工坡度为小于 35^° ，最大施工坡度不宜大于 40^° 小型岩石钻机可在坡度普遍大于 40^° 的坡面施工，能够发挥其设备优势。研究结果可为同样采用钻孔灌注桩基础的山地光伏发电项目的钻孔设备选择、施工组织设计和优化提供参考依据，通过合理的设备选型缩短项目施工工期，降低项目建设的管理难度和安全风险。

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目录

行业观察 | n型TOPCon单晶硅太阳电池的研究现状与展望

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行业观察 | 多元化储能技术在构建新型电力系统中的关键作用与展望

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行业观察 | 中国西北半干旱区气候资源高效耦合利用的路径探讨

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学术研究 | 基于模型预测的光伏制氢系统能量管理和容量配置优化研究

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学术研究 | 陕西省榆林地区光伏组件表面积灰的主要成分与防护研究

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技术应用 | 交能融合背景下干旱荒漠区新建公路服务区的新能源供电方案研究

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技术应用 | 基于Arduino单片机的双轴太阳跟踪装置设计的研究

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技术应用 | 老旧光伏电站的光伏组件“以大代小”改造方案浅析

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技术应用 | 高海拔山地光伏发电项目中钻孔设备的适用性分析

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