欧盟2020年的目标
欧盟设定了一个大胆而严苛的目标：到2020年，欧盟境内至少百分之二十的主要能源消耗将来自可再生能源。这里所指的可再生能源包括水力和风力发电、生质沼气(biogas)、太阳热能装置和光电系统。但是这种计划也存在很多限制，概述如下：
● 水坝和湖泊的水力发电资源已经几乎完全被开发利用，剩余的选择是潮汐和海浪发电，但这两项技术仍处于萌芽阶段。
● 风力目前是可再生能源发电的最大资源，比如2007年风力发电量占据德国总耗电量的约百分之七。不过，由于风力发电机(wind turbine)所需的陆地大部分已被开发，未来大规模装置或许会移至海上，因此这项技术仍然面临着严峻的挑战。
● 基于生质沼气的发电技术尽管已取得一些可喜的进步，但仍处于开发阶段。沼气产生过程相当复杂，涉及了大量不同细菌的复杂化学反应，而且这种发电技术需要数量相当可观的“绿色原料”，并需要精密控制其化学转化过程。因此，它的增长潜力虽然不容忽视，但在2020年之前很难实现大规模利用。
● 太阳热能装置现在已广泛用于家庭暖气和热水供应，而且只要配合良好的家庭隔热结构，就可以显著减少化石燃料的消耗量。然而，对现有住宅的改造会花费不少时间，这一点限制了它的增长速度。
● 太阳热能发电通过收集太阳光来将水加热成为蒸汽，从而驱动涡轮机来产生电能。随着近期DESERTEC项目启动，这项技术很快流行起来。DESERTEC是由欧洲多国与北非合作发起的项目，计划内容是在太阳辐射较强的地区安装一大批太阳热能发电装置。不过目前尚有很多问题亟待解决，而如何实现低损耗的能量传输就是其中之一。
● 在许多国家和地区，在再生能源回购(feed-in tariff)政策的鼓励之下，光电发电的发展非常蓬勃。而且，随着该领域的迅速发展，加上生产技术的提升，目前电池板产能已大大超过对可预见未来的最乐观增长率预测。因此，电池板的价格已迅速下降，一年的跌幅达50%！
总括而言，光电能源，结合其它领域的最新进展，是实现欧盟目标的一个极佳的选择。然而，这真正意味着什么呢？据全球最大PV电池生产商Q-Cells 公司执行长兼欧洲光电产业协会(European Photovoltaic Industry Association, EPIA) 负责人Anton Milner估计，实现这一目标意味着需要380GWp的光电装机容量，差不多相当于欧洲目前已有发电厂的装机容量的总和。这个数字骤看似乎相当惊人，但如果利用发电厂的运行时间来计算，便会很容易理解：化石燃料发电厂或核电厂每年运行时间最多可达8760(365×24)个小时，而由于光电系统只能在有太阳光的时间运作，所以平均而言光电系统的运作时间只有化石燃料发电厂的1/3。另外，PV电厂的输出量在一天中不断变化，通常在中午时分达到峰值功率，而其余时间则会较低。
PV系统的容量一般用Wp表示，意指在日照良好的条件下的峰值功率(瓦)。图1显示出在不同增长环境下的模块产量(单位：Wp) 和计划生产的比较。
在这个估计中，2013年的产量为35GWp，故要实现欧盟目标，还需要进一步大幅增加产量和安装规模。太阳光电的增长前景好得让人难以置信。在2007年，德国大约有15%的耗电量(约580TW)是来自于可再生能源，不过其中只有0.6%(约 3.5TWh)是来自PV。
PV系统工作原理
目前市面上主要有5种不同类型的太阳能板
效率
a-Si，或多晶硅 10%
CdTe (碲化镉) 12%
CIGS (铜铟镓硒) 14%
c-Si，或单晶硅 16%
CPV (采用三接面电池的聚光型 PV) 25% (原型)
这里的效率值是产业大规模生产的平均估值，只是一个相对指标。今天，大约85%的电池板是采用c-Si制造的。在2008年，作为基本材料的原硅已变得十分紧绌，但最近的一项产业突破性技术却有可能改变这种现状。现时已有多家公司开发出能够提供提纯级冶金硅(upgraded metallurgical silicon, umg-Si) 的制程。这种umg-Si纯度不如用于半导体的硅，但对太阳能电池已经足够，而且成本效益更高，也更容易生产。
太阳能电池是光电二极管，具有特定的输出特性。其主要参数是包括空载电压、短路电流和两点间V/I曲线的形状。PV逆变器汲取输入直流电，并将其转换为交流输出电流，再馈入电力网。为此，在输入端可使用一个升压级来提高模块的直流电压，这样，之后的直流至交流级就可以一直作为步降转换器运作，有助提高效率。鉴于所用电源开关的技术可行性和性价比，逆变器的直流至交流级可同时采用多种不同的拓扑来建构。输入级必须使电池板工作在输出功率最大的工作点(又称最大功率点，MPP)。这个点因电池板而异，并随日光照射的变化而改变，故必须不断调节逆变器的输入阻抗。
与电网接口连接的复杂性在于电网的负载阻抗变化范围可能很大。而且，本地用户可能会为电网引入很大的噪声，使问题更加复杂。另外，其它本地发电设施的存在(如其它PV发电厂)也可能引起进一步的变化。为了克服这些问题，2009年推出了一些附加规范，强制重新设计逆变器，以满足相关要求。这两个重要的规范被称为“低压穿越”(low voltage ride through，检测到电网电压下降时逆变器也不应停止输出功率)和“无效功率”(reactive power，由于逆变器必须将相位超前于输出功率，电网频率有可能会局部增高，甚至超出容许范围，但必须尽量避免这情况出现。)
图4所示为一个主PCB板专用于功率转换的逆变器。在图中央，可看到功率IGBT被弹夹压在散热器上。在右边，电解电容用作升压转换器和逆变器之间的中间储能电容，用以储存各个50Hz周期过渡所需的能量。这是一个无变压器的逆变器，顶部的两个大电感是输出电感。在某些装置中，必须采用隔离来满足安全要求和/或避免薄膜电池可能发生的腐蚀问题。而使用变压器往往会导致转换效率下降高达2%。
结语
如今，良好的PV逆变器可以实现96% 以上的转换效率，同时具有极好的可靠性和使用寿命。最先进的原型设备甚至能够达到99%的转换效率，例如是Fraunhofer Research最新发表的示范产品。与此同时，在降低逆变器的成本方面，也正在进行大量研发工作。总有一天，可以达到或超越所谓的“市电同价”(grid parity ，即PV系统发电成本与目前电价相当)目标，当然这是一个重要的心理障碍，但同时也是PV系统成为可再生能源发电核心技术的显著标识。“市电同价”有望在2013年左右实现，到时光电系统将拥有一个非常光明的前景。
