一、 综合说明
1.1 项目概况
湖北·武汉“两型社会建设”太阳能研究示范园项目位于武汉市江夏区北咀梁子湖区，占地面积约79公顷，利用不宜耕不宜林的荒山、滩涂等土地及示范园区配套建筑上安装共计10兆瓦的大型太阳能光伏并网电站，整个项目分两期实施，其中一期拟建设7兆瓦太阳能光伏并网发电系统。
梁子湖是湖北省第二大湖、全国十大名湖之一、我国东中部地区水质最好的湖泊，属于湖北省级水资源保护地。结合武汉城市圈“两型社会”建设，资源节约型和环境友好型社会建设的要求，利用梁子湖不宜耕、不宜林的地段建设太阳能光伏电站，在充分利用现有地势、地貌及更有效的保护环境的前提下，既能美化环境、提高全民的节能环保意识，又可有效利用荒地创造价值。为解决环保和发展的矛盾，实现绿色GDP开拓一条崭新的途径，切实走出一条有别于传统模式的现代化、城市化发展新路。为推动“两型社会建设”、实现科学发展与社会和谐发挥科普示范和带动作用。
湖北·武汉“两型社会建设”太阳能研究示范园，位于武汉市江夏区梁子湖风景区北咀村袁家店，是规划梁子湖生态旅游区中的一部分。该示范园规划定位为以“两型社会建设”、太阳能光电应用为主题，具有观光农业和湿地景观特色的太阳能光电展示区及“两型社会”示范区。基于用地所处的地理位置和自然风光，以及梁子湖风景区控规的要求，规划采用技术先进的太阳电池产品和并网发电集成技术，结合原生态自然景观和农业主题，响应武汉城市圈 “两型社会”建设的要求，将太阳能光伏电站、光电建筑的集成和微网智能化运营管理等方面与新农村生产生活全方位、多层次相结合，建成太阳能光电全面展示区及“两型社会”光伏应用科普示范区，使游人在游览中能处处领略到新能源的多样性用途，极具示范性意义，进一步提高景区乃至武汉市的社会形象。 1.2 项目建设必要性
(1) 环境压力和国家环境、能源政策的推动
随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲望的无限上升和生产生活方式的无节制，世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳排放量愈来愈大，地球
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臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。低碳经济是实现城市可持续发展的必由之路，积极开发利用本地区的太阳能等清洁可再生能源已大势所趋，势在必行，以多元化能源开发的方式满足经济发展的需求是可持续发展的长远目标。
可再生能源的开发利用是我国能源发展战略的重要组成部分，我国政府对此十分重视，随着2006年1月1日《可再生能源法》的正式实施，国家陆续出台了《国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020年）》（国发[2005]44号）、《可再生能源中长期发展规划》（发改能源[2007]2174号）和《可再生能源发展专项资金管理办法》（财建[2006]237号）等文件。国家财政部、住房和城乡建设部于2009年3月23日印发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》（财建[2009]129号），国家发改委能源局、财政部、科技部2009年7月16日印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》（财建[2009]397号）更是明确提出鼓励太阳能光伏发电的应用，并给予一定的资金支持。为支持太阳能光电产业的发展，湖北省已制定《湖北省太阳能光伏建筑一体化发电站建设成本分摊暂行办法》和《湖北省太阳能光伏发电项目管理暂行办法》（见附件），将于近期颁布实施。
本项目是可再生能源发电项目，可利用太阳能资源改善地区能源结构，符合国家环境保护及能源可持续发展战略要求。 (2) 示范带动作用
太阳能光伏发电是目前世界上最先进的可再生能源利用技术，也是未来能源发展的方向。我国正处在经济转轨和蓬勃发展时期，但能源问题严峻，由于大量使用化石能源，环境持续恶化。大力发展清洁能源，将有助于尽早解决这一问题。光伏并网发电系统是未来光伏产业应用的主要趋势，国家有关部委已经开始给予足够重视。但是，由于多方面条件的限制，中国光伏并网发电仍然处于刚刚起步阶段，各省市也都处于示范推广阶段。目前，中国大型光伏并网电站还较少，利用梁子湖景区不宜耕不宜林的荒山、滩涂等土地及示范园区配套建筑上建设太阳能光伏发电场，将园区打造成追求绿色GDP、实现可持续性发展的先行试点区，可以为荒漠光伏电站、太阳能光电建筑等技术在湖北省广大滩涂（非耕地）、荒山（非植林）、城镇（建筑物）等地区推广应用起到良好的科普、教育、示范作用。同时本项目的成功实施也将积累大量技术和管理经验，提高湖北省光伏并网
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应用领域的技术优势和地位，为武汉城市圈建设资源节约型、环境友好型的“两型社会”开拓一条新的途径。 (3) 节能减排效果
由于经济全球化进程加快给中国带来资源环境的新挑战，能源问题已经引起党中央、国务院的高度重视，党的十六届五中全会提出把节约资源作为基本国策。“十一五”规划纲要进一步把“十一五”时期单位GDP能耗降低20%作为约束性指标。但是，我国是一个发展中国家，正处于工业化、城镇化进程快速发展阶段，同时又处于产业转型期，传统的粗放型增长方式加剧了资源消耗，要实现2010年单位GDP能耗比2005年降低20%的目标压力还是非常大的，需要全社会的共同努力。因此开发利用太阳能是对政府完成“十一五”节能目标的大力支持，本项目的建设对于节能而言具有重大意义。
实施本项目，将节约大量煤电，减少含碳燃料消耗，从而减少烟尘、SO2和CO2等污染物排放。本工程年均发电量约634.5268万KWh，与相同发电量的燃煤火电厂相比，每年节约标煤2284.3吨，相应减少燃煤所造成的SO2 137.1吨、Nox 82.23吨、烟尘25.13吨的排放，减少排放温室效应气体二氧化碳5984.9吨。此外，还可节约用水，避免水污染物排放。由此可见，光伏发电具有明显的环境效益。
(4) 本项目对光伏发电技术的推广应用具有促进作用
目前，光伏发电大规模应用推广的主要障碍是成本问题，同传统煤电发电成本及其他可再生能源如风能、生物质能相比，光伏发电的成本还相当高，因此降低光伏发电成本是光伏学术界和产业界关注的焦点。目前我国与低压配电网并联的太阳光伏电站系统集成技术、关键设备及大容量光伏电站接入低压电网后对电网的影响等方面的技术还有待深入研究。随着本项目的成功实施，湖北省的并网光伏发电系统在全国范围内将领先形成完整而成熟的技术和管理体系，困扰光伏行业的最重要的成本问题有望在湖北省获得突破，将推动湖北省光伏产业发展，促进湖北省乃至全国光伏技术应用。
(5) 发挥减排效率，申请CDM（清洁能源机制）
我国是《联合国气候变化框架公约》（1992）和《京都议定书》（1997）的签
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字国，为努力减缓温室气体排放的增长率，承担“共同但有区别的责任”。在2002年约翰内斯堡全球可持续发展峰会上，中国政府已核准《京都议定书》，中国将坚定不移地走可持续发展的道路。CDM作为国际社会对全球气候变化的一项重要措施，一方面可以帮助发达国家以较低成本实现减排目标，另一方面也可以促进资金和技术向发展中国家进行实质性转让。湖北·武汉“两型社会建设”太阳能研究示范园10MWp太阳能光伏并网发电项目不但属于清洁能源，也属于议定书中规定的清洁机制的范围，能够获得减排义务的资助，如果有先进的技术或额外资金的支持，将大大降低太阳能光伏发电的投资压力，还可以扩大湖北省环境保护的宣传影响，促进项目的实施和建设，从而促进太阳能光伏产业的发展。
本项目的成功实施将为我国充分利用滩涂旱地等不宜耕种的土地资源提供范例，同时为大型光伏并网发电提供示范，为大规模太阳能光电开发利用提供基础数据，为国家出台相关政策提供参考数据，促进湖北省光伏并网技术水平和管理水平的提高，为武汉市“两型社会”建设做出贡献，并以实际行动响应中国政府在哥本哈根全球气候大会上关于减少碳排放的承诺。因此本项目的建设是非常有必要的。
1.3 项目建设规模及目标
本项目拟在梁子湖风景区建设湖北·武汉“两型社会建设”太阳能研究示范园，地点位于武汉市江夏区梁子湖风景区北咀村袁家店，利用不宜耕不宜林的荒山、滩涂等土地及示范园区配套建筑上安装共计10兆瓦的大型太阳能光伏并网电站。整个项目分两期实施，先期利用不宜耕不宜林的荒山、滩涂等土地建设总装机容量约为7兆瓦的太阳能光伏并网电站。一期项目完成后，太阳能光伏系统年均发电量约634.5268万度，并采用高压（35KV）并网方式将光伏电力并入公共电网；后期完成约3兆瓦景点BIPV建筑和太阳能房、太阳能照明、太阳能农业大棚、太阳能水泵等其它光伏应用的建设。
该示范园规划定位为以“两型社会”建设、太阳能光电应用、科学发展、新能源新经济为主题，具有观光农业和湿地景观特色及“两型社会”示范特色的太阳能光伏科普示范园。完成太阳能光伏电站、光电建筑的集成和微网智能化运营管理等方面的先导性技术储备，进一步提高景区乃至武汉市的社会形象，为促进湖北省太阳能光伏应用的规模化发展打下基础。
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1.4 项目承担单位情况
武汉日新科技有限公司是注册于“中国?光谷”的高新技术企业，成立于2001年5月22日，是专业从事太阳能光伏技术产品研发、生产和太阳能光伏系统设计安装的高科技公司，产品主要有太阳电池组件、太阳能建筑一体化构件及系统、太阳能城市灯光系统、风光互补通信电源系统、太阳能离网或并网发电系统等，是国内最早从事太阳能光伏行业的企业之一。公司2002年被武汉东湖高新技术开发区认定为高新技术企业，2003年5月通过ISO9001：2000质量管理体系认证，并由湖北省授予自主进出口经营权，公司产品通过CE、TUV、3C等国内外认证。目前公司拥有各种专利达24项。
2005年底，经湖北省科技厅批准，以日新科技为依托单位，与华中科技大学、香港理工大学和武汉科技学院联合成立了湖北省光伏工程技术研究中心。公司以该中心为研发平台，致力于光电建筑一体化并网发电系统关键产品和技术的研究开发，并积极进行系统工程示范，目前已建成武汉科技学院、万科城市花园、武汉江南春城住宅小区、湖北省发改委服务楼顶等多个太阳能光电建筑一体化和光伏并网发电工程，并正在进行日新科技光伏工业园1.2MWp太阳能光电建筑一体化系统的建设，积累了大量太阳能光电建筑一体化经验。同时，依托日新光伏工业园太阳能光电建筑应用示范项目，日新科技与国家住房和城乡建设部、湖北省建筑标准设计研究院等单位进行BIPV行业标准制定。
武汉日新科技的BIPV产品及集成技术达到了世界先进、国内领先的技术水平，并参与国家行业标准的制定，是国内最大的薄膜BIPV构件生产商，并首创国内BIPV产业化模式。为适应光伏行业未来发展，武汉日新科技公司成立了武汉日新能源有限公司。武汉日新能源有限公司（以下简称“日新能源”）成立于2008年12月30日，注册资本7000万元，是武汉日新科技有限公司投资设立的控股子公司，该公司经营范围为：太阳能光伏电站设计、安装、施工、运行管理；专业从事各类太阳能电站的设计、建设及电力运营、太阳能发电技术及工程咨询业务。 1.5 设计原则
本项目强调定位于“以新能源新农村为主题，具有观光农业和湿地景观特色及‘两型社会’示范特色的太阳能光伏研究示范园”。为此，坚持以下原则：
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1） 生态性原则：强调设计遵从自然的空间格局，利用不宜耕、不宜林的地段
建设约7MWp光伏电站，既有效地保护“我国东中部地区水质最好的湖泊”，又可有效利用荒地、滩涂创造价值。
2） 示范性原则：将园区打造成追求绿色GDP、实现可持续性发展的先行试点
区。可以为荒漠光伏电站、太阳能光电建筑等技术在湖北省广大滩涂（非耕地）、荒山（非植林）、城镇（建筑物）等地区推广应用起到良好的科普、教育、示范作用。
3） 节能减排原则：节约大量电力，减少含碳燃料消耗，又可有效降低建筑能
耗，具有明显的环境效益。本项目形成的10MWp太阳能发电系统，年发电量至少达1000万KWh，即系统年节能量约为1000万KWh，年节煤量约为3600吨。
4） 光伏发电技术升级和应用推广原则：随着本项目的成功实施，湖北省的并
网光伏发电系统在全国范围内将领先形成完整而成熟的技术和管理体系，将推动湖北省光伏产业发展，促进湖北省乃至全国光伏技术应用。 5） 文化性原则：在以太阳能光伏为主题的基础上，强调历史文脉的延续和人
文景观的再创造。
6） 科技性原则：采用技术先进的太阳电池产品和并网发电集成技术，在光伏
电站、光电建筑的集成和微网智能化运营管理等方面完成先导性技术储备。 7） 地方性原则：充分利用梁子湖本地的风格设计成为以新能源新农村为主
题，具有观光农业和湿地景观特色的新能源展示及科普教育基地。 8） 一体化原则：充分利用太阳能光电构件的特性，使太阳能光电系统与建筑
一体化、与环境一体化、太阳能资源利用和太阳能电力使用一体化，以资源优化利用、保证建筑结构的安全、功能和使用寿命为基本设计原则。 9） 经济性原则：在不宜种不宜林的荒山、滩涂等土地上安装光伏发电系统，
实现土地资源利用最大化；充分利用光伏建筑构件特性和建筑物有机结合的一体化设计、集成技术，实现系统成本最低目标。
10） 现代性原则：体现时代特征、构思新颖的现代科普示范园区、建筑和现代
化开发模式。
11） 国际化原则：按照国际化标准设计，体现科学发展及开放原则。
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1.6 项目工程特性表
名 称 海拔高度 经 度 (东 经) 纬 度 (北 纬) 年日照小时数 年太阳能总辐射 单位(或型号) 数 量 m ?北 ?东 备 注 备 注 ～23 30.6 114.1 小时 MJ/m 光伏电池 逆变器 电压等级 MWp MW KV 2～2000 4200～5000 7.155 7 35 系统参数光伏设电备站主要 名 称 静态投资（编制年） 概算指标 电压等级 单位(或型号) 数 量 万元 万元 元/kW 元/kW 万元 万元 万元 万元 万元 MW 万kW·h 元/kW·h % % 万元 17783 17890 24854 25004 17031 85.18 667 134 107 7.1553 634.5268 2.56 8.11 7 17932 12.76 总投资 单位千瓦静态投资 单位千瓦总投资 机电设备及安装工程 建筑工程 其他费用 基本预备费 建设期利息 装机容量 经济指标年上网电量 平均上网电价（不含增殖税） 盈利能力指标全部投资内部收益率 总投资收益 项目投资财务净现值 全部投资回收期（税后） 年 武汉日新能源有限公司 7 2009年8月
梁子湖在武汉市的区位图
建设用地在梁子湖风景区北咀村区位图
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二、 太阳能资源
2.1 我国太阳能资源概况
我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在91.7～2333kWh/m2·年之间。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，太阳能理论总储量147×108GWh/年。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太阳能资源丰富地区之一。
图2.1 我国太阳辐射年总量分布
表2-1 中国太阳能资源分类 地区类型 年日照时数（h/a） 年辐射总量2（MJ/m） 6680-8400 5852-6680 5016-5852 4180-5016 3344-4180 资源描述 太阳能资源最丰富地区 较丰富地区 中等地区 可利用地区 较差地区 太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值 具有利用太阳能的良好条件。 备注 一类 二类 三类 四类 五类 3200-3300 3000-3200 2200-3000 1400-2000 1000-1400 武汉日新能源有限公司 9 2009年8月
2.2 区域太阳能资源概况
武汉市地理位置东经114°19'、北纬30°33'，位于湖北省东部地区，是湖北省省会城市。在中国经济地理中，武汉位于中国腹地中心、长江与汉江交汇处，水、陆交通十分发达，是自古就有“九省通衢”之称的重要枢纽城市，与邻省长沙、郑州、洛阳、南昌、九江等大中城市相距600公里左右，与京、津、沪、穗、渝、西安等特大城市均相距1200公里左右。
武汉市属北亚热带季风性（湿润）气候，具有常年雨量丰沛、热量充足、四季分明等特点。年平均气温15.8℃~17.5℃，极端最高气温41.3℃（1934年8月10日），极端最低气温-18.1℃（1977年1月30日）。年无霜期一般为211天～272天，年降水量1150毫米～1450毫米，降雨集中在每年6～8月，约占全年降雨量的40%左右。
根据湖北省气象局2008年重点基金课题“湖北省太阳能资源的推算、区划与对策研究”评审后结果——在区域分布上，湖北省太阳能资源鄂西南最少，鄂东北及鄂西北部分地区最多，武汉、随州及十堰等城市太阳能资源丰富，详见图2.2、2.3湖北省太阳能资源区划图；在时间分布上，太阳能资源夏季最丰富，冬季最少，春季多，秋季少，太阳总辐射主要集中在7、8、9三个月，与湖北省电力紧张的夏季同期。
图2.2 湖北省太阳能资源区划图
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图2.3 湖北省年太阳总辐射分布图
湖北省太阳能资源主要划分为以下三类区域：
? 一级可利用区：日照时数在1900小时～2100小时之间，年晴天日数在
155天～180天之间；
? 二级可利用区：日照时数在1400～1900小时之间，年晴天日数在130
天～155天之间；
? 三级可利用区：年太阳总辐射低，日照少，除8月晴天较多外，其它月
份很少。
武汉市年日照总时数1810小时～2100小时（近年来较低），年总辐射4354兆焦/平方米～4731兆焦/平方米。是湖北省太阳能资源一级可利用区，属于太阳能资源较好的地区，适合光伏电站的建设。根据表2-1的中国太阳能资源分类，可知武汉市太阳能资源属四类可利用地区，具有一定的利用价值。 2.3 太阳能资源评价
按以上分析，太阳能资源评价结果如下：
武汉市位于东经114°19'、北纬30°33'，全年日照时数约2000小时、平均总辐射量为4354～4731MJ/m2，其中每年10月到次年2月的秋冬季太阳辐射量较低，3～9月的春夏季太阳辐射量较高，属于中国太阳能资源四类可利用地区，湖北省太阳能资源一级可利用区，适合太阳能光伏电站的建设。
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三、 项目任务和规模
本项目拟在梁子湖风景区建设湖北·武汉“两型社会建设”太阳能研究示范园，利用不宜耕不宜林的荒山、滩涂等土地及示范园区配套建筑上安装共计10兆瓦的大型太阳能光伏并网电站。整个项目分两期实施，一期工程利用不宜耕不宜林的荒山、滩涂等土地建设总装机容量约为7兆瓦的太阳能光伏并网电站（其中晶体硅太阳电池组件5.5MWp，非晶硅薄膜光伏电池构件1.5MWp）；二期完成约3兆瓦景点BIPV建筑和太阳能房、太阳能照明、太阳能农业大棚、太阳能水泵等其它光伏应用的建设。本项目一期工程形成的7MWp太阳能发电系统完成后，太阳能光伏系统年均发电量约634.5268万度，并采用高压（35KV）并网方式将光伏电力并入公共电网。
图3.1梁子湖风景区太阳能研究示范园一期工程场地实景图
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图3.2 梁子湖风景区太阳能研究示范园规划设计图
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四、 光伏设备选型设计、安装布置设计及发电量估算
4.1 太阳电池选型设计 4.1.1 太阳电池发展概况
目前世界上太阳能开发应用最广泛的是太阳电池，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6%的单晶硅太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然很高。
目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（4cm2)，多晶硅电池18.6%（4cm2），InGaP／GaAs双结电池30．28%（AM1），非晶硅电池14.5%（初始）、12.8%（稳定），碲化镉电池15.8%， 硅带电池14.6%，二氧化钛有机纳米电池10.96%。
我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20.4%（2cm×2cm），多晶硅电池14.5%（2cm×2cm）、12%（10cm×10cm），GaAs电池20.1%（lcm×cm），GaAs／Ge电池19.5%（AM0），CulnSe电池9%（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13.6% （lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8.6%（10cm×10cm）、7.9%（20cm×20cm）、6.2％（30cm×30cm），二氧化钛纳米有机电池10%（1cm×1cm）。
世界光伏组件在过去15年平均年增长率约15%。90年代后期，发展更加迅速，最近3年平均年增长率超过30%。在产业方面，各国一直通过扩大规模、提高自动化程度、改进技术水平、开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。商品化电池组件效率从10%～13%提高到12%～16%。国内整个光伏产业的规模逐年扩大，截至2007年底中国光伏电池总产量达到1088MW，超越欧洲和日本，成为世界上最大的太阳能电池制造国，2008年中国太阳电池产量达2600MW，继续保持世界第一。
但是国际上最大的并网应用光伏市场在国内仍然处于零星示范论证阶段，这与我国的光伏技术水平和具体国情都有关系。中国光伏组件生产规模的大部分用于出口市场，造成我国的光伏企业对国外市场的依存度较高，2008年爆发的全
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球金融危机，导致国外的市场发生急剧变化，使得这些企业受到重大影响，因此随着能源形势和我国产业政策的变化，推动我国对太阳能光伏发电这种绿色可再生能源的应用是必然的趋势。我们国家所拥有的巨大潜力，可以让自己的光伏企业、相关产品、光伏发电项目进入到我国，从而形成比较完整的光伏产业链。
随着国内光伏电池组件产量的不断提高，国内光伏产品性价比上的优势越发明显，本工程太阳能光伏电场设备应立足采用国内自主化生产的成熟产品。 4.1.2太阳电池选型
目前常用的且已商业化的太阳电池是晶体硅（单晶硅和多晶硅）太阳电池和非晶硅薄膜太阳电池等硅系列太阳电池。
（1）单晶硅、多晶硅太阳电池
目前国内外使用最普遍的是单晶硅、多晶硅太阳电池，而且国内的光伏组件生产也主要是以单晶硅、多晶硅太阳电池为主。商业化的多晶硅电池片效率一般在12～16％左右，单晶硅电池片电池效率在13～18％左右。晶体硅电池片如图4.1、图4.2所示：
图4.1 单晶硅硅片 图4.2 多晶硅硅片
由电池片组成的电池组件的外形结构如图4.3所示。
图4.3单晶硅太阳电池组件（左）和多晶硅太阳电池组件（右）
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