温差电池的现状及发展

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

东北石油大学

电气工程新技术文献综述 2011

年 11月 6日

课程电气工程新技术

研究方向非接触式电能传输技术

院系电气信息工程学院自动化系

专业班级电气08-1班

学生姓名冯小童

学生学号 080603140102

温差电池的现状及发展

摘要:温差电池是利用热电转换材料将热能转化为电能的全静态直接发电方式，具有设备结构紧凑、性能可靠、运行时无噪声、无磨损、移动灵活等优点，有微小温差存在的情况下即可产生电势。在军事、航天、医学、为电子领域具有重要的作用。在现代化经济迅速发展的时期，能源紧缺现象日趋严重，能源与环境问题的日益突出和燃料电池的实用困难，使得温差电池作为适应范围广和符合环保的绿色能源技术吸引了越来越多的关注。本文介绍了温差电池技术的机理，综述了最新研究进展和提高发电效率的途径。

关键词：温差电热能转换温差电池绿色能源

0 引言

温差电技术研究始于20 世纪40 年代，于20 世纪60 年代达到顶峰，并成功的在航天器上实现了长时

1 温差电池简介

温差电池，就是利用温度差异，使热能直接转化为电能的装置。温差电池的材料一般有金属和半导体两种。用金属制成的电池塞贝克效应较小，常用于测量温度、辐射强度等；用半导体制成的温差电池塞贝克塞贝克效应较强，热能转化为电能的效率也较高，因此，可将多个这样的电池组成温差电堆，作为小功率电源。

1.1 塞贝克效应

塞贝克效应，又称为第一热电效应它是指由于温差而产生的热电现象。在两种金属A 和B 组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差，该电视差取决于金属的电子逸出功和有效电子密度这两个基本因素。半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。

1.2 帕尔帖效应

1834 年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，发现一个接头变热，一个接头变冷。这

说明两种不同材料组成的电回路在有直流电通过时，两个接头处分别发生了吸放热现象。当改变电流方向，吸热端和放热端也会随之改变，这种现象就叫做帕尔帖效应。

1.3 汤姆逊效应

上面所述的两个效应都涉及到由两种不同材料组成的回路。而汤姆逊效应则发现于单一均匀导体中的热电转换现象。如果电流流过有温度梯度的导体，导体中除了产生焦耳热以外，在导体和周围环境之间还会有能量交换，这种现象叫做汤姆逊效应，产生的热成为汤姆逊热。

2 温差电池的研究现状

近年来，国内外已投入大量资金及精力研制微型温差电组件。 Seiko 仪器公司已研制出一种依靠人的体温发电的用于手表的微型温差电池。温差电源件块状材料切割而成，原件截面积 100mm x 100mm，高度约 600mm,该电池尺寸2.0mm x 2.0mm x 1.3.由50 对原件串联构成，温差1K 时产生20mv 电压，输出功率1mw。在手表中将10 个微型温差电池串联起来，为容量4.5mah 锂离子蓄电池充电。美国的喷气动力实验室在温差电池的制造方面投入了大量的精力。他们用氩等离子沉积（Argon plasma deposition ）的方法在硅衬底上沉积上Cr 和Au，然后使用光刻技术做出用于沉积 p、n 型温差材料的微区，接着用电化学沉积法在硅衬底上先后沉积 n型Bi2Te3、Bi2Te3—-x Se-x 和p 型Bi2-x Sb-xTe3 温差电材料，塞贝克系数分别为-80~ -120mv/k 和40~80mv/k，沉积完成后在温差电材料的表面构造导电层并将硅衬底去除。制作的微型温差电池包含高度为20~·60mm 的 n 型及p 型温差电单体几万个。这种器件使用温度范围是室温到500K。由2300 对高度为50mm的微型温差电偶制作的的微温差电池，在温差8.5K，负载电压4.1V 时产生电功率22mw,比功率约为1.3w/cm2，热电转换效率0.4%。清华大学的Li Jing feng 等使用硅刻蚀技术（Silicon molding process）制造微型温差电微器件方面取得了进展。其工艺大致如下：（1）在 Si 片的正反面分别覆盖上掩膜板用反应离子刻蚀技术(RIE)做出深300mm、面积为40mm2 的孔；（2）用类似压膜法的工艺将温差电材料灌注到孔内；（3）通过光刻显影和电沉积技术将p/n 联接起来，并使用XeF2 将Si 刻蚀掉。

3 温差电技术的应用

最早的温差发电机于1942 年由苏联研制成功，发电效率为1.5%~2%。之后一些特殊领域对电源的需求大大刺激了温差电技术的发展。从20 世纪60 年代开始陆续有一批温差电技术的发电机成功的哦能够与航天飞机、军事和远洋探索。近几年随着科学技术的不断进步，温差发电机正逐渐拓宽其应用领域，不仅在军事和高科技方面，而且在民用方面也表现出良好的义勇前景，随着能源与环境危机的日益逼近，科学家在利用低品位与废能源发电方面加大了研究力度，部分研究成果已步入产业化。

3.1 远程空间探索

自从 1969 年阿波罗号飞船成功登陆月球，人类对太空的探索一直不断深入地进行中。随着探索空间的拓展，对太空中应用的电池也提出了较高的要求。太阳能电池在远离太阳、黑暗、冰冷和空洞的世界里很难发挥作用。使用热源

稳定、结构紧凑、性能可靠、寿命长的放射性同位素温差发电系统成为理想的选择。利用温差电技术，一枚硬币大小的放射性同位素热源能够提供长达二十年以上的连续不断的电能，这是其他任何一种热能源技术所不能比拟的。而且温差发电系统拥有更诱人的体积和重量。这使得发电机的重量大大的减小，完全可以满足飞船在航行、通讯和科学一起使用方面的所有用电要求.

3.2 军事

为满足陆军对电源系统的特殊要求---轻便、灵活、充电方便等，从1999 年开始，美国能源部启动了“能源收获科学与技术项目”，研究利用温差发电模块，将士兵的体热收集起来用于电池充电。其近期目标是实现对 12 小时的作战任务最少产出 250 瓦小时的电能，目前该研究项目取得了多项研究成果。

3.3 远距离通讯、导航和设备保护

温差电技术性能稳定、无需维护的特点使其在发电和输送点困难的偏远地区发挥着重要的作用。已用于基地、沙漠、森林等无人地区的微波中继电站电源、远地自动无线电接收装置和自动天气预报站、无人航标灯、油管的阴极保护等。

3.4 小功率电源

体积小、重量轻、无振动、无噪音使温差发电机非常适合用作小功率电源（小于5W），在各种无人监视的传感器、微笑短程通讯装置以及医学和生理学研究用微小型发电机、传感电路、逻辑门和各种纠错电路需要的短期微瓦、毫瓦级电能方面，温差技术均可发挥其独特的作用。

3.5 温差电传感器

最近，基于热电转化材料的 Seebeck 效应，许多新兴的温差电传感器被研制成功，并用于低温温度测量、单像素红外线和X 射线探测、氢气和其他可燃气体泄漏检测等。

4 温差电池的发展趋势

现在，就整体温差电池发展水平而言，我国与国外仍存在着一定的差距，并且发展较为缓慢。特别是在应用方面，我国比较缺乏相关技术以及市场的支持。作为一种环境友好型的节能技术，温差电池在能源技术起到非常重要的作用，在军事、航天或是其他科研领域也都具有潜在的应用价值。所以，我国深入开展温差电池技术的研究，有着十分重要的意义。

总结

21 世纪是一个以绿色能源为主的高技术时代，对温差电池的应用必将随着社会的进步而不断扩展。最近，在温差电池领域出现了许多新的概念和应用实例。随着对热电材料研究的不断深入和热电性能的进一步提高，伴随制造技术的成熟，我们相信温差电池必将给人类的生活带来一场新的革命。利用更为先进的温差电池，我们可以收集多余的热量，变废为宝；为汽车提供辅助电源和车载空调；利用自己的提问发电驱动风扇或者给手机充电。人类将逐渐解决能源危机的问题，并不再为能源使用中所带来的环境污染而苦恼。

参考文献

[1] 高敏，张景韶，ROWE D M.温差电转换及其应用[M].北京：兵器工业出版社，1996.1—3.

[2] 张建中，王保明，李昌进.微温差电池的设计[J].电源技术，2004,9:569—571.

[3] 张建中.温差电技术发展新动向[J/OL].中国电子报。

[4] 樊东黎.美国热处理技术发展路线图概述[J].金属热处理，2006（1）.

[5] 徐祖耀,徐璐萍，潘健生等.面向 21 世纪的“绿色热处理”[J].热处理，2000（1）.

[6] 樊东黎.热处理设备展望[J].机械工人（热加工），2006（5）.

[7] 章韶敬.温差电转换及其应用[M].北京：兵器工业出版社，1996.

[8] 黄志勇，吴知非，周世新等.温差发电器及其在航天与核电领域的应用.原子能科学技术，2004,38：42-47

[9] 张腾，张征.温差发电技术及其一些应用.能源技术，2009,30（1）：

35-39 [10] 姜宝港.略述温差电技术及其应用[J].家电技术，

2004,4:48-49.

[11] 王为，贾发龙.新型微温差电池的设计[J].家电技术，

2009,9:569-571 [12] 李茂德，屈健，李玉东.接触效应对小型半导体

温差发电器性能的影响.半导体学报，2005,26（12）：2440-2444

[13] 林玉兰，吕迎阳，梁广.基于半导体温差发电模块的锂电池充电装

置[期刊论文] ，电源技术，2006（01） [14] 黄正谨.电子设计竞赛赛

题解析 2003 [15] 马建国.电子系统设计 2006

[16] 屈健，李茂德，乐伟.半导体温差发电器的工作性能优化[期刊论

文].低温工程，2005（02）

[17] 李伟江，李玉东，腊冬低温差下半导体温差发电器分析[期刊论

文].能源技术 2006（05）

[18] 施文，钟武，余大斌.微型热电器件的研究进展[期刊论文].材料

导报，2010（7）

[19] 许斌，王为.微型温差电器件及相关材料的研究现状[期刊论文].

电源技术，2006（3）

[20] 许志建，徐行.塞贝克效应与温差发电[期刊论文].现代物理知识，

2004（01）

化学电池发展现状

化学电源发展现状：化学电源通常称为电池，其中包括原锂电池、蓄电池、贮备电池和燃料电池。当今，化学电源已广泛应用于国民经济 (如信息、能源、交通运输、办公和工业自动化等方面)、人民日常生活以及卫星、载人飞船、军事武器与装备等各个领域。化学电源技术以新材料科技为基础，与环保科技相关联，与电子、电力、交通、信息产业相配套，与现代文明社会的生活相适应，特别是作为新能源和再生能源的重要组成部分，它直接关系到21世纪可持续发展战略的实现，因此，化学电源技术与产业已成为全球关注与致力发展的一个新热点。近几年我国国民经济持续快速发展，人民生活水平不断提高，极大地推动了我国电池工业和电池市场的发展。2000年1月20日，中央电视台广播了一条消息，我国年生产电池已达140亿只，国内年消费电池量也达到了60亿只，人均消费量为5只，由此奠定了中国电池生产和消费大国的地位。进而随着电子信息产业，特别是移动通信、笔记本电脑、小型摄像设备等的巨大需求，我国电动车锂电池工业，特别是新型、小型二次电池生产迅速崛起。随着现代社会生活质量的不断提高，对随身听、学习机、电子按摩器、助听器、美容器、电子温度计、电子血压计、电子玩具等的需求越来越多;随着环保意识的增强和石油价格的快速上涨，对电动助力车、电动摩托车、混合电动车及纯电池或燃料电动车辆的市场正在形成和逐步扩大，为其配套的新型电池将向小型、轻便、高能、无污染的方向发展。根据资料显示，中国内地的电池制造商数量超过了3000家，2005年度各类电池出口数量总值为222亿只以上，同比增长4%，创汇额超过51亿美元，同比增长28%，中国已成为世界最大的电池生产和消费国。中国电池制造商正在更新其生产技术并更新其生产技术与生产设备以满足20%～60%的预期出口增长，中国也正在成为世界最大的电池进出口大国。化学电源产业在我国迅速崛起，势头必将在“十一五”持续下去。从市场分布看，最大的电池市场在美国、日本、欧洲，约占全球电池市场的60%。亚洲，特别是中国的电池市场有了很大增加。近几年来，全球电池产量的年均增长率约为5%，我国约为15%。一次电池中，碱性锌锰电池增速最快，二次电池中，普通铅酸电池和镉镍电池的增速趋缓，密封铅酸蓄电池，特别是锂离子电池的增速最快。此外，新型高能电池发展很快，例如燃料电池、电化学电容器、锌镍蓄电池、金属燃料电池等依然受到极大的重视，并不断取得技术进步。

新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编版) 新能源车辆的开发和研究已经是时代的主流，其中电动汽车受到了市场越来越多的关注，在电动汽车中，电池系统是重要组成部分，特别是锂电池在交通领域的应用，对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。目前，电动汽车存在安全性低、寿命段、充电时间长和使用成本高的问题，而电池管理系统作为电池保护和管理的核心部件，作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能起着越来越关键的作用。本文介绍了电池组均衡管理的技术发展历程、专利申请情况和涉及的主要申请人。随着能源紧缺、城市环境污染的日益严重，替代石油的新能源在车辆的开发利用被各国政府越来越重视。而动力电池是电动汽车

的核心部件，目前车辆的动力电池存在能量密度低、价格高、寿命短等缺点，而锂电池在使用一段时间以后，电池单体性能差异在整个生命周期内客观存在，直接影响到动力电池组的使用寿命，为此，需要给予动力电池能源控制和管理，使得动力电池性能得到一定的提升。目前，美国电动车公司生产的特斯拉纯高级电动汽车（Tesla）之所以取得成功，其核心技术就是优异的电池管理技术，采用了两千多块锂电池进行串并联设计，可以维持整个电池包的工作状态以及监控每个电池单元的系统来确保电池的高性能，使得车辆具备稳定的动力性能和优良的安全性能，具有快速充电技术，将充电时间缩短到合理的水平，在电动车领域突破了技术上的瓶颈，取得了成功，实现了从实验室转向批量生产，对汽车行业有着重大突破意义。电池组均衡管理概述我国《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，其中电动汽车的开发研究已经被纳入重大项目。目前，电池组在多次充/放电循环后各单体电池出现电压或者电

温差电池的现状及发展

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2

东北石油大学电气工程新技术文献综述 2011 年 11月 6日课程电气工程新技术研究方向非接触式电能传输技术院系电气信息工程学院自动化系专业班级电气08-1班学生姓名冯小童学生学号 080603140102 温差电池的现状及发展摘要:温差电池是利用热电转换材料将热能转化为电能的全静态直接发电方式，具有设备结构紧凑、性能可靠、运行时无噪声、无磨损、移动灵活等优点，有微小温差存在的情况下即可产生电势。在军事、航天、医学、为电子领域具有重要的作用。在现代化经济迅速发展的时期，能源紧缺现象日趋严重，能源与环境问题的日益突出和燃料电池的实用困难，使得温差电池作为适应范围广和符合环保的绿色能源技术吸引了越来越多的关注。本文介绍了温差电池技术的机理，综述了最新研究进展和提高发电效率的途径。关键词：温差电热能转换温差电池绿色能源 0 引言温差电技术研究始于20 世纪40 年代，于20 世纪60 年代达到顶峰，并成功的在航天器上实现了长时

发电。近几年来，温差电池不仅在军事和高科技方面，而且在民用方面也表现出了良好的应用前景。日本丰桥科技大学稻垣教授等人首次研制成功世界上第一只温差电池，当前日本在废热利用，特别是陶瓷热能转换材料的研究方面居于世界领先地位；美国倾向于军事、航天和高科技领域的应用；欧盟着重于小功率电源、传感器和运用纳米技术进行产品开发；我国在温差电方面虽有一定实力，但仍处于起步阶段。 1 温差电池简介温差电池，就是利用温度差异，使热能直接转化为电能的装置。温差电池的材料一般有金属和半导体两种。用金属制成的电池塞贝克效应较小，常用于测量温度、辐射强度等；用半导体制成的温差电池塞贝克塞贝克效应较强，热能转化为电能的效率也较高，因此，可将多个这样的电池组成温差电堆，作为小功率电源。 1.1 塞贝克效应塞贝克效应，又称为第一热电效应它是指由于温差而产生的热电现象。在两种金属A 和B 组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差，该电视差取决于金属的电子逸出功和有效电子密度这两个基本因素。半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。 1.2 帕尔帖效应 1834 年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，发现一个接头变热，一个接头变冷。这

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测审批稿

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测核心提示：全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下， 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 %。三国的竞争策略各不相同。日本竞争全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下， 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 %。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020 年中国及全球锂电产值数据来源：公开资料整理国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。 2010 年至 2016 年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。 2016 年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响，我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。 2016 年，我国电动汽车产量达到万辆，带动我国动力电池产量达到，同比增长 %。随着储能电站建设步伐加快，锂离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广， 2016 年储能型锂离子电池的应用占比达到 %。

2010-2016 年我国锂离子电池下游应用占比数据来源：公开资料整理业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量90%以上。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。2015 年前五强贝特瑞、日立化成、江西紫宸、上海杉杉、三菱化学的全球市场份额分别是20%、18%、13%、10%、7%，全球前五大企业市场份额合计占比为 68%。江西紫宸2016 年全球份额提升至 %，国内份额提升至 %，预计 2017 年份额维持提升趋势。江西紫宸国内排名前三，行业集中度有望进一步提高。目前国内锂电池负极材料生产企业中：贝特瑞、杉杉科技、江西紫宸为行业前三名，处于行业领先地位。未来几年，国内负极生产企业的竞争主要体现在国内领先企业与日立化成等国际企业的竞争、行业前三企业之间的竞争，行业集中度将进一步提高。负极材料主要竞争对手

太阳能电池发展现状综述

太阳能电池发展现状综述摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础．其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转化反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：①硅太阳能电池；②以无机盐如砷化镓Ⅲ一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测 Revised by Chen Zhen in 2021

2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测核心提示：全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下，2016年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下，2016年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020年中国及全球锂电产值数据来源：公开资料整理国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。2010年至2016年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。2016年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响，我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。2016年，我国电动汽车产量达到51.7万辆，带动我国动力电池产量达到33.0GWh，同比增长65.83%。随着储能电站建设步伐加快，锂离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广，2016年储能型锂离子电池的应用占比达到4.94%。 2010-2016年我国锂离子电池下游应用占比数据来源：公开资料整理业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量

电池现状及发展趋势分析

中国电池行业调查分析及市场前景预测报告（2016-2022年）报告编号：1635198

行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容：一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。中国产业调研网https://www.360docs.net/doc/1219045657.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。

一、基本信息报告名称：中国电池行业调查分析及市场前景预测报告（2016-2022年）报告编号：1635198←咨询时，请说明此编号。优惠价：￥7380 元可开具增值税专用发票网上阅读：https://www.360docs.net/doc/1219045657.html,/R_JiXieDianZi/98/DianChiShiChangDiaoYanYuQianJingYu Ce.html 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。二、内容介绍 21世纪的电池具有大容量、高功率、长寿命、无污染、安全可靠、轻便的特点，是高科技、高产出、高利润、高创汇产品，被国外专家称为21世纪十大高科技之一。随着信息时代的到来，资讯产业蓬勃发展，在迈入电子、资讯、通讯的“3C”时代后，电子产品朝着“短、小、轻、薄”的趋势发展，对可携带的要求越来越高，作为可携带式电子产品不可或缺的能源——电池，其重要性也越来越显著。电池工业是我国具有综合优势的传统产业，中国既是电池生产大国，也是电池消费大国，近年来，中国电池行业发展迅速，已逐渐发展成为世界电池生产、加工和贸易中心。 2012年，电池产业受国内外经贸环境影响面临较大困难。国内信贷紧缩、原材料及人工成本上涨等因素使电池生产成本上涨，电池企业销售利润大幅下滑；与此同时，铅蓄电池行业准入条件、铅酸蓄电池生产及再生污染防治技术政策、淘汰落后产能等措施的具体实施，对电池产业的影响作用逐步显现。2012年全国电池行业累计完成工业总产值同比增长19.56%。 2013年全国电池行业产销增长平稳，规模以上企业完成工业增加值同比增长10.3 0%；电池出口交货值完成834.88亿元；主营业务收入同比增长11.38%。据中国产业调研网发布的中国电池行业调查分析及市场前景预测报告（2016-2022年）显示，2014年，我国电池制造业主要产品中，锂离子电池累计完成产量52.9亿自然只，产量与上年持平；我国电池制造业累计完成出口交货值同比下降 3.2%，累计产

电动汽车用先进电池的现状及发展

电动汽车用先进电池的现状及发展前言由氮氧化物生成的酸雨和CO2引发的全球变暖所造成的环境破坏以及如何使能源资源多样化已成为现代社会亟待解决的课题。而CO2气体主要来自燃料燃烧排放气体，据估计，约20%的CO2气体来自汽车排放。因此，环保的要求带动了电动汽车(EV)及电动汽车用电池的发展。1997年在东京举行的汽车展览和1998年在底特律举行的汽车展览均向人们展示了一些使用电池的技术。本文主要论述了EVs用先进电池的现状及其发展。 1 电动汽车业及所用电池的发展现状 1.1 美国在美国，已有几个州要求汽车制造商发展和销售零排放汽车(ZEVs)。加利福尼亚航空资源委员会(CA RB)和7个主要汽车制造商(克莱斯勒、福特、通用、本田、马自达、尼桑和丰田) 在1996年签订协议，要求在这个州销售新的汽车和轻型卡车必须有2%为零排放，到2003年有10%为零排放。同样在马塞诸塞州和纽约及缅因州、马里兰州和新泽西州，也要求到1998年至少有2%汽车为零排放，到2003年有10%为零排放。因此，估计到1998年，美国将有2万辆EV s在路上行驶，而到2018年，EVs将超过700万辆。由于ZEV法案的颁布和实施，美国几大主要汽车制造商已广泛深入地开展了EVs研究及开发。其中，通用(GM)汽车公司一直是电动汽车行业的领导者，已开发了Saturn EVI两座铅酸电池电动汽车。1998年，GM-Ovonic公司与美国能源部合作，用MH/Ni电池取代铅酸电池，使电动车的一次充电行驶距离达到 160km，但价格为10000美元/只，是US ABC规定的2倍还多。GM公司希望能在2001年开始生产混合电动车，在2004年开始生产燃料电池电动车，它们都将配备MH/Ni电池。福特汽车公司在1998年生产的Ranger卡车，使用阀控式免维护908kg铅酸电池。公司将在1999年的Ranger EV模型中采用MH/N i 电池，并将使用Aero Vironment公司的快速充电技术为Ranger电动车的铅酸电池进行快速充电，使在 20min内再充电达80%。因为直到现在，Ranger行驶50km仍需4h充电时间。克莱斯勒公司在1998年的EPIC汽车上使用先进的铅酸电池。现克莱斯勒公司正与SAFT公司合作，为EPIC配备MH/Ni电池。据称，使用MH/Ni电池后，一次充电行驶距离从68km提高到90km。 1.2 日本日本国际贸易与工业厅(MIZI)在东京发起一个大的工程-锂电池贮能及技术联合会(LIBES)，发展电动车用二次电池。日本电动车协会于1991年10月制定了2000年电动汽车普及计划，到2000年日本电动汽车将达到20万辆为1991年的200倍。因而也大大推动了EVs用电池的发展［4］。由于加州ZEV法案及世界各国对环保的要求，日本的几大主要汽车制造商开发研制电动汽车的活动均较为活跃。在发展电动车和混合车技术中，丰田汽车公司较为积极。其最新的RAV4LV-EV汽车使用MH/Ni电池，一次充电行驶距离为130km，最大速度为80km/h，所用电池是与松下公司共同开发的，在展览会上展出的 PEM-FC型电动车，使用燃料电池和MH/Ni电池。而另一汽车公司尼桑公司，1998年在日本市场销售电动车，并将在美国销售Altra-EV。电动车采用索尼公司的锂离子电池，一次充电行驶距离为124km，充电 5h后，最大速度为75km/h。尼桑北美公司的Altra-EV于1998年1月在Los Angeles汽车展览上亮相，并第一次在美国对锂离子电池电动车进行大规模的路上测试。使用索尼公司锂离子电池的四人汽车一次充电行驶里程为120km，最大速度为75km/h。Altra-EV所用锂离子电池比能量达90Wh/kg，是传统铅酸电池的 3倍，比MH/Ni电池高约50%，且循环寿命长，可达1200次，使用寿命约为10年。尼桑公司相信当大规模生产时，锂离子电池价格可与铅酸电池竞争。 1.3 欧洲据估计，到2000年，德国电动汽车总数将达到564万辆，法国每年销售电动车将达到10万辆，其［6］它国家将会达到40万辆。欧洲电动汽车联合体，欧洲电池研究与发展联合会(BRADE)主要研究MH/Ni 电池和锂离子电池。欧洲第一辆锂离子电池电动汽车于 1997年10月在法国Poiton-Charentes地区进行测试，标致106是其中的一种。所用锂离子电池由SAFT公司提供，比能量为100Wh/kg，一次充电行驶距离可达124km。 1.4 亚太地区在亚太地区，随着人们经济能力的增强，汽车的销售量正逐步上升。据预测，在1999年和2000年，亚洲汽车销售将会分别增长15%。因此，在东南亚，尤其是在中国，电池工业也因汽车工业的发展而得到快速发展。1997年到2002年，亚太地区电动车用电池数列于表1中。表1 亚太地区电动车用电池万只

纯电动汽车及动力电池技术发展现状

纯电动汽车及动力电池发展现状调研一、纯电动汽车发展现状所谓纯电动汽车,是指完全由可充电电池作为动力源、以驱动电机及其控制系统驱动行驶的汽车。纯电动汽车（BatterｙEleｃtric Ｖehiｃle，BEＶ)与混合动力汽车（HｙbriｄEｌｅcｔric Ｖehicｌｅ，HEV）和燃料电池汽车（Fuel ＣelｌElｅctric Ｖeｈiｃle,ＦＥV）是目前主要的新能源汽车类型。１.1 发展纯电动汽车的必要性 (１）促进节能减排。与传统汽车相比，纯电动汽车具有更高的能源利用效率，同时也具有二氧化碳减排的潜力。机动车污染排放是城市空气污染的主要来源之一,20１３年春季北京出现多次大面积雾霾天气,机动车尾气是主要原因之一。在上海,中心城区的主要大气污染物可吸入颗粒物、氮氧化物、挥发性有机物分别有6６%、９0%和26%来自机动车尾气。大力推广纯电动汽车是交通领域实现低碳的最佳方案,纯电动汽车行驶过程中不产生二氧化碳，即使考虑到中国目前电力生产过程中的二氧化碳排放,纯电动汽车仍然具有13%~68%的减排能力。随着我国能源结构和电力生产方式的转变,纯电动汽车必将在未来发挥更大的减排作用。图１.１传统汽车与纯电动汽车综合能量效率比较(单位:%) (２）降低石油对外依存度。汽车保有量的迅速增加为我国能源安全带来严峻挑战。我国汽车保有量与原油对外依存度变化趋势见图1.２。最新数据显示,截止到２01２年底,中国汽车保有量已达２.4亿辆，与此相对应的是20１2年中国原油对外依存度达到56.4%，创下历史新高。如果不采取措施，“十二五”中将原油依存度控制在61%的计划将很难实现。在此背景下，如何满足未来汽车的能源需求，是关系到我国能源安全的关键问题。电动汽车由于其电力来源多样化，不仅更加适合中国以煤炭为主的资源禀赋,而且能够与中国大力发展可再生能源

2017年中国锂电池行业发展现状及未来发展前景预测

车用锂电池市场现状及未来发展趋势(精)

车用锂电池市场现状及未来发展趋势锂电池指的是具有各种特性的可充电(二次充电电池种类,这些特性会影响电池的能量密度,功率密度,预期寿命以及安全性。这些特性会因材料不同而有所不同——比如电解质以及电极(阳极和阴极——通常被用作为电池的各类组件。从 2009年至 2010年,混合动力汽车,电动汽车以及插电式混合动力汽车的锂电池市场增长了 5倍之多,营收达到 5.018亿美元。 2011年锂离子电池市场销售额为20亿美元, 2012年电动车用锂电池总销售额为 160亿美元。其中,大部分的增长源于人们对诸如雪弗兰伏特、尼桑 LEAF 等汽车上市的急切盼望,这些都是环保、经济型家用车的代表;这些汽车的产量都高于之前的汽车。混合动力汽车之前使用的是镍金属氢化物技术,而现在很大部分已转为使用锂电池技术。未来一段时期内, 预计锂电池市场会经历一次显著的增长。美国派克研究公司(Pike Research 日前发布报告称, 到 2017年底锂离子电池成本将削减超过三分之一,下降为每千瓦时能量成本 523美元,同时车用锂离子电池销售额将增至当前的700%以上,有望达到 146亿美元, 到 2020年,锂离子电池造价还将进一步下降至每千瓦时 447美元,而用于电动车的锂离子电池全球年销售额则将达到 220亿美元。另据赛迪信息产业 (集团发布的报告显示, 2013年中国锂电池整体市场规模将达到741.7亿元,同比增长 33.2%,并且未来三年市场规模增速将会保持在 30%以上。到2015年, 整个中国锂电池的市场规模将突破 1000亿元,达到 1251.5亿元。尽管如此,目前,锂离子电池的价格和安全性仍然是制约当前电动汽车发展的主要因素。这是由于有限的生产水平以及各大公司开展的研发理想电池(阳极,阴极以及电解质的结合配置工作所共同造成的。在没有标准的情况下, 原本可行性较高的电池交换和二次应用的实践操作就变得十分复杂困难了。除此以外,电池能量密度、充电设施等也成为了限制电动车市场增长的因素。

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测精编版

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广， 2016 年储能型锂离子电池的应用占比达到 4.94%。 2010-2016 年我国锂离子电池下游应用占比数据来源：公开资料整理业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量 90%以上。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。2015 年前五强贝特瑞、日立化成、江西紫宸、上海杉杉、三菱化学的全球市场份额分别是20%、18%、13%、10%、7%，全球前五大企业市场份额合计占比为 68%。江西紫宸 2016 年全球份额提升至 10.5%，国内份额提升至 14.8%，预计 2017 年份额维持提升趋势。江西紫宸国内排名前三，行业集中度有望进一步提高。目前国内锂电池负极材料生产企业中：贝特瑞、杉杉科技、江西紫宸为行业前三名，处于行业领先地位。

动力电池的主要问题与发展方向

首先看我们国家的发展现状。我们的判断第一个是基本掌握了车用动力电池的关键技术，我们国家动力电池的开发，和整车基本同步，十五期间开展了镍氢电池，、锰酸锂氧化物锂离子电池、燃料电池的研发，"十一五"期间加大了磷酸铁锂电池研发与产业化，"十二五"期间推进三元材料电池的研发与产业化。目前是处于这样一个阶段。从技术上来讲，我们国家开发了镍氢电池，锂离子燃料电池，关键技术指标达到了国外同类产品的一个先进水平，目前我们锂电池可以做到系统的比能量800-1000瓦时，比功率可以做到500-100瓦时，循环寿命也能做到突破一千次，使用寿命大概是可以达到五年，成本大概是说可以低于每瓦时三块钱。第二个从产品层面来看，磷酸铁锂电池已经趋于成熟了，过往来看，我们国家供应电池支撑了产业的发展，目前在大规模示范这一块用的电池基本上都是国产。根据目前工信部发布的新能源汽车推广目录，我们国家车用电池，绝大多数是磷酸铁锂电池，也就是说近两年来，三元材料的动力电池开始在电动汽车上进行示范应用。大家比较清楚的比亚迪的汽车用的是盐酸铁力电池，像上汽，北汽这些电池系统都是磷酸铁锂。一汽奔腾目前是示范车，他用的电池是168，采用了三元材料。第三个来说是我们国家建立了比较完善的产业体系，昨天我们听到了2014年我们国家电动汽车的销量大概是8.4万辆左右，如果按照每辆车在20-30，大概应该说我们电池达到了20亿千瓦时以上，销售收入应该超过了50亿元，2015年会超过100亿瓦时。我们国家现在推进动力电池产能建设，估计2015年会超过一百亿千瓦时。第二个我们国家建立了比较完整的产业体系，关键材料、单体电池、电池系统和电池装备、检测仪器等都有一定的生产能力，像北大先行、天津巴莫、北京当省，这是正极材料，负极材料像贝特瑞，杉杉等在国际上还是有一定的竞争力。从发展趋势上来看，我们全世界的情况来看，第一个是锂离子电池已经成为动力电池的主要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美国、欧洲、韩国商业化的电池主要是采用燃料电池。目前混动这一块也是在推动力锂电池的应用。韩国、日本、中国在全球锂电池占主导地位，排序是韩国第一、日本第二，中国第三。最近三星、LG和SK先后宣布在中国设立合资公司，我们国家主流的车厂也准备在他的自主品牌汽车中采用韩国生产的电池。第二个特点是我国政府大力支持新一代动力电池的研发，2012年日本实施蓄电战略，提出2020年蓄电池市场要占到世界份额的50%，就是重新夺回世界第一的位置。根据2013年NEDO发布的技术路线图，他的技术路线在2020之前大概还是以先进的锂离子电池为主，达到实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤成本达到1.5元以下，2030年叫做革新电池，能量达到500瓦每公斤，成本达到八毛钱以下。美国在2013年提出来EV蓝图，提出目标是2022年生产的插电式混合动力的电动汽车使用的电力成本与传统汽车相当，根据2013年发布的技术路线图是2022年下一代电池实现实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后锂离子电池实现实用化。从新一代锂离子电池来讲主要是在我们国家大概一般的叫做新一代动力电池的研发主要围绕新一代锂离子动力电池和新体系电池。新一代锂离子电池和目前现有的体系不一样，正极材料，负极材料，电极都要发生发生变化，电池比能量可以达到三百瓦每公斤，成本可以达到一块钱以下。这个表里面列了两件事，一个是最近日立公司宣布采用镍系的正极和负极单电池的比能量作330每公斤，寿命有50次，另外是福利蒙基，作为正极，归制作为负极，寿命可以达到100。但是目前这一电池体系的成本和安全有待进一步的验证。

中国太阳能发展现状及其前景

我国太阳能发展现状及其发展前景摘要：能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。本文旨在介绍我国太阳能发展的现状及其发展方向。关键词：太阳能；清洁能源；化石能源；光伏发电；光热转换 0 引言化石能源是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。而且，化石能源在利用的过程中还会带来一系列的诸如温室效应，粉尘，酸雨等环境问题。而在全球的能源消费结构中化石能源的比例达到87%，在我国，化石能源的比例竟然达到了92%！[1]所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 1. 太阳能的优点在诸如风能，水利能，潮汐能，太阳能等各种新型清洁能源中，有很多专家学者都对太阳能青眼有加。首先太阳能具有普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。其次太阳能有无害害性，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。其次太阳能总量十分巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，而据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年，全世界可开采的化石能源总量相当于33730亿吨原煤，所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源。还有最重要的长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。因此，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展的必然选择。 2 我国太阳能资源的现状我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳能总量的分布来看，西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大。我国各省的太阳能资源分布如下表一所示。[2] 3 我国太阳能的发展现状目前，我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大种类，例如，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等。太阳能光热转换太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热器上，使光能直接转化为热能。目前主要用于太阳能热水器和太阳热能发电。在光热转换方面，截至2007年底，中国太阳能热水器产量达2300万平方米，总保有量达亿平方米，占世界的55％，成为全球太阳能热水器生产和使用第一大国，且拥有完全自主知识产权，技术居国际领先水平。这种迹象表明，我国正在向太阳能时代迈进！为了促进太阳能热水系统的推广应用，国家制定

燃料电池的发展现状及研究进展

应用电化学论文作业题目燃料电池的发展现状及研究进展学院化学与化学工程学院专业班级制药134班姓名郭莹莹

摘要燃料电池是一种清洁高效的能源利用方式，它是一种能够持续将化学能转化为电能的能量转换装置。发展燃料电池对于改善环境和实现能源可持续发展有重要意义。本文介绍了燃料电池的工作原理、分类及燃料电池的优点，详细阐述了燃料电池现在的发展现状和未来研究前景的展望。关键词：燃料电池转换装置应用发展 1 燃料电池的工作原理及分类燃料电池( Fuel Cell，FC) 是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置。按电解质分类，燃料电池一般包括质子交换膜燃料电池( Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEM-FC) 、磷酸燃料电池( Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC) 、碱性燃料电池( Alkaline Fuel Cell，AFC) 、固体氧化物燃料电池 ( Solid Oxide Fuel Cell，SOFC) 及熔融碳酸盐燃料电池( Molten CarbonateFuel Cell，MCFC) 等。以质子交换膜燃料电池为例，主要部件包括: 膜电极组件( Membrane Elec-trode Assembly， MEA) 、双极板及密封元件等。膜电极组件是电化学反应的核心部件，由阴阳极多孔气体扩散电极和电解质隔膜组成。电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，反应产物为水。额定工作条件下，一节单电池工作电压仅为0．7 V 左右。为了满足一定应用背景的功率需求，燃料电池通常由数百个单电池串联形成燃料电池堆或模块。因此，与其它化学电源一样，燃料电池的均一性非常重要。燃料电池发电原理与原电池类似( 见图1) ，但与原电池和二次电池比较，需要具备一相对复杂的系统，通常包括燃料供应、氧化剂供应、水热管理及电控等子系统，其工作方式与内燃机类似。理论上只要外部不断供给燃料与氧化剂，燃料电池就可以续发电。图1 PEMFC 基本原理燃料电池从发明至今已经经历了 100 多年的历程。于能源与环境已成为人类社会赖以生存的重点问题。近20 年以来，燃料电池这种高效、洁净的能量转化装置得到了各国政府、开发商及研究机构的普遍重视。燃料电池在交通运输、便携式电源、分散电站、航空及水下潜器等民用与军用领域展现出广阔的应用前景。目前，燃料电池汽车、电站及便携式电源等均处于示范阶段，在商

太阳能电池片技术发展的现状和趋势

太阳能电池片生产技术的发展和趋势 LED光伏电子项目部 2009/2/22

1太阳能电池片的生产工艺 1.1太阳能电池的工作原理典型的太阳电池本质上是一个大面积半导体二极管，它利用光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能。当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时,其中能量大于禁带宽度Eg的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子,价带中留下带正电的自由空穴，即电子-空穴对，通常称它们为光生载流子。自由电子和空穴在不停的运动中扩散到pn结的空间电荷区,被该区的内建电场分离电子被扫到电池的n型一侧，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在电池上下两面(两极)分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”,即“光伏效应”（photovoltaic effect）若在电池两侧引出电极并接上负载,负载中就有“光生电流”通过，得到可利用的电能,这就是太阳电池的工作原理，如图1所示。图1太阳电池的工作原理光伏效应是1839年法国Becqueral第一次在化学电池中观察到的。1876年在固态硒(Se)的系统中也观察到了光伏效应,随后开发出Se/CuO光电池。硅光电池的报道出现于1941年1954年，贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅光电池，为太阳能光伏发电奠定了技术基础，成为现代太阳电池时代的划时代标志。作为能源,硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用。在随后10。多年里,硅太阳电池在空间应用中不断扩大，工艺不断改进,电池设计逐步定型。70 年代初，许多新技术引入电池制造工艺,转换效率有了很大提高。与此同时,硅太阳电池开始引入地面应用，70年代末，地面太阳电池产量已经超过了空间电池产量,促使成本不断降低。80年代初，硅太阳电池发展进入快速发展时期，技术进步和研究开发使太阳电池效率进一步提高，商业化生产成本持续降低，应用不断扩大。在太阳电池的整个发展历程中,先后开发出各种不同结构的电池，如肖特基(MS)电池、MIS电池、MINP电池、异质结电池等，其中同质p2n结电池自始至终占着主导地位，其他结构电池对太阳电池的发展也产生了重要影响。在材料方面,有晶硅电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒(CIS)薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、砷化镓薄膜电池等，由于薄膜电池被认为是未来大幅度降低成本的根本出路,因此成为太阳电池研发的重点方向和主流，在技术上得到快速发展,并逐步向商业化生产过渡，多晶硅薄膜电池和Gratzel电池在90年代中后期开始成为薄膜电池的研发热点,技术发展比较迅速。 1.2太阳能电池的生产工艺