太阳电池的发展现状与前景展望
中国太阳能光伏发电产业的现状与前景
中国太阳能光伏发电产业的现状与前景一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保理念的深入人心，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐受到世界各国的重视。
中国作为全球最大的能源消费国和光伏市场，其太阳能光伏发电产业的发展现状与前景对于全球能源转型和环境保护具有重大意义。
本文旨在全面梳理中国太阳能光伏发电产业的现状，包括产业链结构、技术进展、市场规模、政策环境等方面，同时结合国内外发展趋势，展望其未来发展前景，以期为相关政策制定和市场参与者提供有价值的参考。
二、中国太阳能光伏发电产业现状中国太阳能光伏发电产业在过去的十年中经历了飞速的发展，成为全球最大的太阳能光伏市场之一。
随着国家对可再生能源政策的不断倾斜，以及太阳能技术成本的降低，太阳能光伏发电在中国的应用日益广泛。
在产业规模上，中国的太阳能光伏制造企业数量众多，产业链完整，涵盖了从硅料、硅片、电池片、组件到光伏系统的全生产流程。
随着技术进步和规模效应的显现，中国光伏产品的质量和效率不断提高，成本持续下降，为全球市场提供了大量优质的光伏产品。
在应用市场方面，中国的太阳能光伏发电装机容量持续增长。
屋顶光伏、地面电站、分布式光伏等多种应用模式蓬勃发展，尤其是在偏远地区和贫困地区，光伏扶贫项目的实施有效带动了当地经济的发展。
随着储能技术的进步，光伏与储能的结合也为电力系统的稳定运行提供了新的解决方案。
在技术创新方面，中国的光伏行业在不断提高转换效率、降低衰减率、提升系统可靠性等方面取得了显著成果。
同时，光伏与其他可再生能源的互补利用，如光伏与风电、光伏与水电等，也在不断探索和优化中。
然而，中国太阳能光伏发电产业也面临着一些挑战。
一方面，光伏产业过度依赖政策补贴，市场自我发展能力有待提高；另一方面，光伏电站的运维管理、废弃光伏组件的回收利用等问题也日益凸显，需要行业共同努力解决。
总体而言，中国太阳能光伏发电产业在快速发展的也需要关注产业的可持续性和健康发展。
太阳能电池技术发展趋势与前景展望
太阳能电池技术发展趋势与前景展望太阳能电池作为可再生能源的重要组成部分，在能源转型和环境保护方面具有不可替代的作用。
随着科技的进步和对可持续能源的需求不断增加，太阳能电池技术也在不断发展。
本文将探讨太阳能电池技术的发展趋势以及未来的前景展望。
首先，太阳能电池技术的发展趋势主要表现在以下几个方面。
第一，效率的提升。
目前市场上常见的太阳能电池效率在15%到20%之间，高效率的太阳能电池一直是研究的重点。
近年来，各种新型太阳能电池材料的涌现，如钙钛矿太阳能电池、钙锶钛矿太阳能电池等，为提升太阳能电池的效率提供了新的思路。
第二，成本的降低。
随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，太阳能电池的制造成本逐渐下降，使得太阳能电池逐渐接近商业应用的实际成本。
第三，可持续性和环境友好型。
尽管太阳能电池本身是环保能源，但其生产过程中仍存在一些环境问题，如材料的清洁性和电池的回收利用等。
因此，未来太阳能电池技术将更加注重材料的可持续性和环境友好型。
其次，太阳能电池技术的前景展望也是乐观的。
首先，太阳能电池具有广阔的应用前景。
目前太阳能电池已经广泛应用于户外路灯、屋顶光伏发电、太阳能电池板等领域。
随着技术的进步和成本的降低，太阳能电池有望进一步应用于交通工具、移动电源、智能家居等领域，为人们的生活带来更多便利和环保的选择。
其次，太阳能电池市场潜力巨大。
全球能源需求的增长以及环境保护的重要性，使得太阳能电池市场具备巨大的潜力。
根据国际能源署（IEA）的预测，到2030年，全球太阳能装机容量有望达到3.6万吉瓦以上，这将大大推动太阳能电池技术的发展。
然而，太阳能电池技术的发展仍面临一些挑战。
首先，太阳能电池的效率和稳定性有待提高。
目前最高效率的太阳能电池仍然存在一定的稳定性问题，尤其是在极端气候条件下。
其次，太阳能电池的制造成本仍然较高。
尽管成本不断下降，但与传统能源相比，太阳能电池仍然需要进一步降低成本才能更广泛地应用于商业领域。
光伏发电趋势分析光伏发电的全球趋势与市场前景
光伏发电趋势分析光伏发电的全球趋势与市场前景光伏发电趋势分析：光伏发电的全球趋势与市场前景随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式，正逐渐成为全球能源领域的主流。
本文将分析光伏发电的全球趋势与市场前景，为读者提供了解光伏发电行业的综合视角。
一、全球光伏发电现状分析光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的过程。
目前全球光伏发电已经取得了显著的发展，成为可再生能源领域的重要组成部分。
根据国际能源署的数据，全球累计光伏发电装机容量已超过700 GW，其中中国、美国、日本等国家是全球最大的光伏市场。
二、光伏发电的发展趋势1. 成本下降趋势随着技术的不断进步和规模效应的逐步显现，光伏发电成本不断下降。
据国际可再生能源机构的报告显示，光伏发电的成本在过去十年中下降了约80%。
这种成本下降趋势将进一步推动光伏发电的普及和应用。
2. 技术进步与创新光伏发电技术在过去几十年中得到了快速的发展，太阳能电池的效率不断提升，新型材料和工艺的应用也在不断推动行业进步。
例如，薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等新型技术正在逐渐成熟，并有望促进光伏发电技术的突破。
3. 储能技术的突破光伏发电的一个挑战是太阳能的间歇性和不可控性，因此储能技术在光伏发电系统中扮演了重要的角色。
随着储能技术的突破，如锂离子电池和钠离子电池等的发展，光伏发电的可靠性和可持续性将得到进一步提升。
三、全球光伏市场前景展望1. 中国光伏市场的崛起中国在全球光伏市场中占据着重要地位。
国家政策的支持和市场需求的增长，使得中国成为全球最大的光伏市场。
根据中国国家能源局的数据，截至2019年底，中国光伏发电累计装机容量达到205 GW，占全球的三分之一以上。
2. 新兴市场的崛起除了中国，许多新兴市场也正在兴起，并成为全球光伏发电的重要增长点。
亚洲的印度、韩国、越南等国家，以及非洲的埃及、摩洛哥等国家都将成为光伏发电市场的热点。
3. 分布式光伏发电的普及分布式光伏发电是指安装在建筑物或地面上的小型光伏发电系统。
太阳能及其储能技术的发展现状与前景展望
太阳能及其储能技术的发展现状与前景展望一、引言太阳能是目前被广泛应用的一种新能源，其具有环保、可再生、减少能源消耗等优势。
然而，由于太阳能的不稳定性，其在实际应用中面临储能难题。
本文将综述太阳能及其储能技术的发展现状与前景展望。
二、太阳能发展现状1.太阳能发电太阳能电池板是太阳能发电的核心设备，其材料主要是硅、铜、锌等。
太阳能电池板通过光敏感元件将太阳能转化为电能。
目前，太阳能发电已广泛应用于民用领域，如家庭、商业建筑等。
2.太阳能热水器太阳能热水器是一种利用太阳能提供能源的水加热设备。
其主要原理是通过太阳辐射将太阳能转化为热能，加热水箱内的水。
太阳能热水器适用于较低温度下供水的需求，如浴室、洗菜、洗衣等。
3.太阳能空调太阳能空调是一种通过太阳能供能的空气调节设备。
其主要原理是将太阳能转化为热能，通过热泵循环制冷或制热，调节空气温度。
太阳能空调适用于热带和亚热带地区，可大幅度降低能源消耗。
三、太阳能储能技术发展现状太阳能的不稳定性限制了其在实际应用中的广泛使用。
因此，发展太阳能储能技术对于促进太阳能产业的发展至关重要。
1.电池储能技术电池储能技术是目前最常用的一种太阳能储能技术。
其原理是将太阳能转化为电能，通过存储电池储存电能，以供随时使用。
目前，锂离子电池是电池储能技术的主流。
2.太阳能水泵储能技术太阳能水泵储能技术是一种将太阳能转化为热能，通过储存水泵储存热能，以供随时使用的储能技术。
其优点是成本较低，适用于较小规模的储能需求。
3.太阳能热储能技术太阳能热储能技术是一种将太阳能转化为热能，通过储存热能，以供随时使用的储能技术。
其优点是储能密度较高，适用于大规模的储能需求。
四、太阳能及其储能技术的前景展望太阳能及其储能技术的发展前景广阔。
在太阳能发电方面，太阳能电池板的效率逐年提高，成本逐年降低，其在未来将有着广泛的应用。
在太阳能储能技术方面，电池储能技术、太阳能水泵储能技术、太阳能热储能技术等也将会逐渐发展完善。
太阳能光伏行业发展现状与前景
太阳能光伏行业发展现状与前景近年来，太阳能光伏行业成为了全球关注的焦点。
作为一种清洁、可再生的能源形式，太阳能光伏被广泛用于发电、供热和热水供应等领域。
本文将从技术发展、市场需求和政策支持三个方面，探讨太阳能光伏行业的发展现状与前景。
首先是太阳能光伏技术的发展。
随着光伏技术的不断进步，太阳能发电的效率和成本得以显著提高。
首先，太阳能电池的效率显著提升。
早期的晶体硅太阳能电池效率不高，但随着多晶硅和单晶硅太阳能电池的发展，效率得以大幅提升。
其次，薄膜太阳能电池的出现进一步拓宽了应用领域。
薄膜太阳能电池具有轻薄柔性、成本低等优势，可用于建筑物外立面、汽车车顶等多个领域。
此外，太阳能光伏技术与其他能源技术的结合也在不断深化，如太阳能光伏与储能技术的结合，为消纳可再生能源提供了有效的解决方案。
其次是市场需求的推动。
随着环境问题的日益凸显和能源结构转型的推进，全球对清洁能源的需求不断增长。
太阳能光伏作为最具发展潜力和实用性的清洁能源之一，凭借其绿色环保、稳定可靠的优势，受到了广泛的关注。
国内外市场对太阳能光伏产品的需求逐年增长，尤其是在一些发展中国家和地区，由于能源需求的迅速上升和能源供给的薄弱，太阳能光伏被视为重要的能源选择。
此外，新兴应用领域如农业、交通运输等对太阳能光伏的需求也在逐渐增加。
市场需求的不断扩大为太阳能光伏行业的发展提供了有力支撑。
最后是政策支持的重要性。
政策一直被认为是推动太阳能光伏行业发展的重要因素。
政府在太阳能光伏产业发展中颁布和实施各种扶持政策，如税收优惠、资金补贴、用电优惠等，鼓励投资者和企业积极参与太阳能光伏项目。
此外，政府还对太阳能光伏技术研发进行资金支持和项目引导，推动技术创新和产业升级。
可再生能源配额制度的出台进一步推动了太阳能光伏行业的发展。
政策支持的动力为太阳能光伏行业的可持续发展提供了坚实基础。
展望未来，太阳能光伏行业仍然面临一些挑战和机遇。
首先是技术创新的推动。
太阳能电池技术的发展历程与前景展望
太阳能电池技术的发展历程与前景展望太阳能电池是一种利用光合作用产生电能的设备，随着人们对清洁能源的需求日益增加，太阳能电池的技术得到了不断地革新和完善。
在这篇文章中，我将从太阳能电池的产生历程入手，探究太阳能电池技术的发展历程，并展望其未来的发展前景。
一、太阳能电池的产生历程太阳能电池的产生可以追溯到1839年，当时法国科学家贝克勒尔发现光照射到银化铜板上时，会在铜板中产生带电荷的化合物。
这是太阳能电池的基础形态，也是人们认识太阳能电池的起点。
随着科技的不断进步，人们逐渐意识到太阳能电池的应用前景，开始进行深入探究。
20世纪50年代，太阳能电池材料的研究取得了突破，首次实现了在室外环境中长期正常工作的太阳能电池。
70年代初，太阳能电池开始被大规模应用于宇航领域，如美国登月计划和后来的国际空间站项目中。
同时，也开始应用于农业、乡村电器等领域。
在2000年以后，人们开始将太阳能电池应用于民用领域，如家庭供电、车载装置以及建筑物的光伏发电系统等方面，成为一种重要的清洁能源形式。
二、太阳能电池技术的发展历程太阳能电池技术的发展历程经历了长期的实践和实验，每一次技术的革新和突破，都为太阳能电池的应用提供了更加可靠和高效的技术支持。
1.硅太阳能电池的研究和发展硅太阳能电池是目前最成熟的太阳能电池，其研究和发展可以追溯到20世纪50年代。
当时，贝尔实验室的研究人员首次制造出了硅太阳能电池。
70年代，硅太阳能电池达到了高效率，并被广泛应用。
90年代以后，随着技术的进步，硅太阳能电池的效率不断提高，目前最高可以达到25%以上。
2.非晶硅太阳能电池的研究和发展非晶硅太阳能电池是硅太阳能电池的一种变种，其制造过程更加环保，但效率相对较低。
由于其制造成本较低，因此非晶硅太阳能电池在大规模应用、公共设施领域等方面具有一定优势。
3.有机太阳能电池的研究和发展有机太阳能电池是指利用有机材料构成的太阳能电池，其制造过程简单，成本相对较低，可以制造出柔性、可弯曲的太阳能电池，更适合在个人电子设备等领域应用。
太阳能发电技术的发展趋势与前景展望
太阳能发电技术的发展趋势与前景展望随着全球对清洁能源需求的增加，太阳能发电技术正迅速发展并成为解决能源危机的重要手段之一。
太阳能发电技术以太阳能作为主要能源，通过转化太阳辐射能为电能，实现清洁、可持续的能源供应。
本文将探讨太阳能发电技术的发展趋势以及未来的前景展望。
首先，太阳能发电技术的发展趋势之一是不断提高效率。
目前太阳能电池板的转换效率大约在15%至20%之间，而高效太阳能电池板的转换效率已经达到了25%。
随着技术的不断进步和新材料的应用，科学家们正在朝着更高效的太阳能电池板迈进。
例如，通过使用多结电池技术，将不同能量光子转化为电能，可以进一步提高太阳能发电效率。
其次，太阳能发电技术的发展趋势是向分布式发电方向发展。
传统的太阳能发电集中于一定规模的集中式发电厂，但这种方式存在能源传输损失和地域依赖性等问题。
分布式太阳能发电系统可以将太阳能电池板安装在建筑物屋顶、公共设施等各种场所，将太阳能转化为电能供当地使用。
分布式发电可以减少能源传输损失，并且更加适应城市化发展的需求。
第三，太阳能发电技术的发展趋势是与其他能源技术融合。
太阳能发电与能量存储技术的结合，可以解决太阳能发电的间歇性问题。
例如，太阳能电池板可以通过储能设备将白天收集到的多余能量存储起来，在夜间或阴雨天使用。
此外，与风能、水能等可再生能源技术的融合，可以形成综合能源系统，实现能源多元化和有效利用。
第四，太阳能发电技术的前景展望是在未来的能源供应中占有更重要的地位。
随着化石燃料的逐渐枯竭以及对环境污染问题的日益关注，太阳能发电作为清洁能源的代表，将成为未来能源供应的重要组成部分。
根据国际能源署的报告，到2030年，全球太阳能发电将占据新的电力装机容量的三分之一，成为世界上最大的发电来源之一。
然而，太阳能发电技术还面临一些挑战。
首先，太阳能电池板的生产过程仍然存在对环境的影响，例如对稀有金属的需求和污染物的排放。
其次，目前太阳能发电的成本相对较高，需要进一步降低成本才能实现大规模应用。
太阳能光伏技术发展现状与前景展望
太阳能光伏技术发展现状与前景展望太阳能光伏技术是近年来备受瞩目的一项能源技术。
随着人类社会的不断发展和进步，对能源的需求也越来越大。
而传统的化石能源虽然能够为人们提供源源不断的能量，但也给地球带来了严重的环境问题。
太阳能光伏技术是一种绿色、环保的能源技术，是应对能源问题的重要途径。
本文将围绕太阳能光伏技术的发展现状和未来前景展开探讨。
一、太阳能光伏技术的发展历程太阳能光伏技术起源于20世纪50年代，当时科学家们通过研究将光转化为电能的现象，开创了太阳能光伏技术的先河。
60年代末，由于石油危机的影响以及对环境保护的意识加强，太阳能光伏技术得到了迅速发展。
在此后的几十年中，太阳能光伏技术得到了不断的改进和优化，从最初的单晶硅电池逐渐发展到多晶硅电池、非晶硅电池、有机制造太阳能电池等各种形式。
二、太阳能光伏技术的现状目前，太阳能光伏技术已经从实验室阶段发展成为商业化的产业。
根据国际能源署的数据显示，2019年全球太阳能光伏输电装机容量达到了626GW。
在中国，太阳能光伏技术得到了国家政策的大力支持，成为了重点发展的新兴产业。
截至2020年，全国累计光伏发电装机容量超过200GW，占全球总容量的四分之一以上，成为全球最大的光伏市场。
三、太阳能光伏技术面临的挑战尽管太阳能光伏技术在近几年得到了迅猛的发展，但仍然面临着一些挑战。
首先，光伏电池的成本仍然较高，需要进一步降低成本，才能更好地推广应用。
其次，稳定性和可靠性方面仍然存在一些不足，需要不断优化和改进。
此外，太阳能光伏技术还面临着光照不充分、环境污染等问题。
四、未来太阳能光伏技术的发展前景对于太阳能光伏技术的未来，有人预测太阳能光伏技术将成为世界上主要的能源来源之一。
这是因为太阳能光伏技术具有广阔的发展前景。
首先，随着技术的不断进步，光伏电池的转化效率将会大幅提高，更好地满足人们对能源的需求。
其次，太阳能光伏技术具有良好的环保性质，不会对环境造成污染，并且可以减少化石能源的使用，改善环境。
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• 1959 Hoffman电子实现可商业化单晶硅电池效率达到10%，并通过 用网栅电极来显著减少光伏电池串联电阻；卫星探险家6号发射，共 用9600片电池列阵，每片2平方厘米,共约20W；
爱因斯坦的光电效应理论
• 爱因斯坦从普朗克的能量子假设出发，提出光子 (photon)的概念。光子的能量ε= hν（普朗克常数h= 6.626x10-34Js，光子频率ν）。当光照射在金属表面 上，金属表面的一个自由电子从入射光中吸收一个光子 后，就会得到能量hν，如果hν大于电子从金属表面逸 出时所需的逸出功A，这个电子就可从金属表面逸出， 逸出的电子可被称为光电子。
光电效应现象
• 光电效应(photoelectric effect) 现象最早在1887年由Heinrich Hertz在从事电磁波实验时发现的，即金属表面在光的照射下发射 电子。
• 光电效应是指金属表面在光的照射下能发射电子，即光电子。但 金属的功函数大部分在3－5 eV之间，因此只有能量是紫外线以上 的光子才能被吸收来产生光电流(photocurrent)，而太阳光中紫外 线以上的辐射只占很小的一部分（ 6－7%)。
• 1957 Hoffman电子的单晶硅电池效率达到8%；D.M.Chapin， C.S.Fuller和G.L.Pearson获得“太阳能转换器件”专利权；
太阳电池的发展历史
• 1958 美国信号部队的T. Mandelkorn制成n /p型单晶硅光伏电池， 这种电池抗辐射能力强，这对太空电池很重要；Hoffman电子的单晶 硅电池效率达到9%；第一个光伏电池供电的卫星先锋1号发射，光伏 电池100平方厘米，0.1 W，为一备用的5毫瓦的话筒供电；
• 1986 6月，ARCO Solar发布G-4000—世界首例商用薄膜电池“动力 组件”；
• 1987 11月，在3100公里穿越澳大利亚的Pentax World Solar Challenge PV-动力汽车竞赛上，GM Sunraycer 获胜，平均时速约 为71 km/h；
• 1991 世界太阳电池年产量超过55.3 MW；瑞士Grätzel教授研制的纳
的论文； • 1918 波兰科学家Czochralski发展生长单晶硅的提拉法工艺； • 1921 德国物理学家爱因斯坦由于1904年提出的解释光电效应的理论
获得诺贝尔（Nobel）物理奖；
太阳电池的发展历史
• 1930 B. Lang 研究氧化亚铜/铜 (Cu/Cu2O) 太阳电池，发表“新 型光伏电池”论文；
• 1955 西部电工 (Western Electric) 开始出售硅光伏技术商业专利； • 在亚利桑那大学召开国际太阳能会议，Hoffman电子推出效率为2%
的商业太阳电池产品，电池为14毫瓦/片，25美元/片，相当于1785 USD/W； • 1956 P.Pappaport, J.J.Loferski 和E.G.Linder 发表“锗和硅p-n结电 子电流效应”的文章；
太阳电池的发展历史
• 1983 世界太阳电池年产量超过21.3 MW；名为Solar Trek的1 kW光 伏动力汽车穿越澳大利亚，20天内行程达到4000公里；
• 1984 面积为1平方英尺（929 cm2）的商品化非晶硅太阳电池组件问 世；
• 1985,单晶硅太阳电池用于地面供电电源, 太阳电池售价 1W-10USD, 2000年, 1W- 2.5USD, 2010年美国目标: 1W-1USD;澳大利亚新南威 尔士大学Martin Green 研制单晶硅的太阳电池效率达到20%；
• 1960 Hoffman电子实现单晶硅电池效率达到14%； • 1962 第一个商业通讯卫星Telstar发射，所用的太阳电池功率14 W； • 1963 Sharp公司成功生产光伏电池组件；日本在一个灯塔安装242
W光伏电池列阵，在当时是世界最大的光伏电池列阵； • 1964宇宙飞船“光轮发射”，安装470 W的光伏列阵； • 1965 Peter Glaser 和A. D. Little 提出卫星太阳能电站构思；
太阳能系统研究所
Institute for Solar Energy Systems
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2020/11/30
主要内容
1. 太阳电池的发展历史 2. 太阳电池的基本理论 3. 晶体硅太阳电池的制备工艺 4. 薄膜太阳电池的技术发展 5. 2008年世界光伏产业发展回顾 6. 欧洲主要国家的光伏并网价格 7. 光伏与建筑结合的发展现状与趋势 8. 太阳电池发展未来 9. 结论与展望
• 1999 世界太阳电池年产量超过201.3 MW；美国NREL的 M.A.Contreras等报道铜铟锡（CIS）电池效率达到18.8%；非晶硅电 池占市场份额12.3%；
• 2000 世界太阳电池年产量超过287.7 MW，安装超过1000 MW，标 志太阳能时代到来；
• 2001 世界太阳电池年产量超过399 MW;Wu X.,Dhere R.G.,Aibin D.S.等报道碲化镉 （CdTe）电池效率达到16.4%；单晶硅太阳电池售 价约为3 USD/W；德国人制作PVC太阳电池；
太阳电池的发展历史
• 1839年法国实验物理学家亚利山大·柏克勒尔(Alexander E. Becquerel 1820-1891）首次在稀释的酸液体中发现光伏效应,即观 察到插在电解液中两电极间的电压随光照强度变化的现象。
（Alexander E. Becquerel 是Henri A. Becquerel (1852-1908)的祖父 。Henri A. Becquerel由于发现放射性于 1903年与居里夫妇一起共 同获得诺贝尔物理奖，他的名字被用作放射性的单位）
• Dember效应：也称photodiffusion效应，光照射在半导体表面，光 子被吸收产生电子－空穴对，则半导体表面的载流子浓度增加而 向半导体内部扩散，但由于电子与空穴的扩散系数不同，电子与 空穴在空间的分布就不同，因此产生内建电场形成实验可测量到 的Dember电压。一般来说，半导体的Dember效应不是很明显。 如器件的金属接触不是良好的欧姆接触(ohmic contact)，则金属－ 半导体形成的Schottky接触的光伏效应会远远超过纯粹的半导体 的Dember效应。
• 1951 生长p-n 结，实现制备单晶锗电池；
• 1953 Wayne 州立大学Dan Trivich 博士完成基于太阳光谱的具有 不同带隙宽度的各类材料光电转换效率的第一个理论计算；
• 1954 RCA实验室的P.Rappaport等报道硫化镉(CdS)的光伏现象； (RCA:Radio Corporation of America, 美国无线电公司)；
太阳电池发明人:（1954, Bell Lab) Daryl M. Chapin, Calvin S. Fuller, Gerald L. Pearson
太阳电池的基本理论
• 光电效应现象 • 爱因斯坦的光电效应理论 • 光伏效应 • p-n 结形成和特性 • 太阳电池原理 • 太阳电池等效电路 • 太阳电池效率分析 • 太阳电池的类型 • 太阳电池的发展
太阳电池的发展历史
• 1954年美国贝尔 (Bell ) 实验室研究人员D. M. Chapin，C. S. Fuller 和G. L. Pearson报道4.5%效率的第一个实用的单晶硅p-n结太阳电池 的发现，几个月后效率达到6%，几年后达到10%;
• 1954年雷诺慈发现CdS具有光伏效应, 1960年采用蒸镀法制得CdS太 阳电池, 效率为3.5%, 1964年美国将效率提高4-6%, 欧洲提高到9%;
• 2002 世界太阳电池年产量超过540 MW；多晶硅太阳电池售价约为 2.2 USD/W；
太阳电池ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发展历史
• 2003 太阳电池年产量超过760 MW；德国Fraunhofer ISE的LFC（ Laser－fired contact）晶体硅太阳电池效率达到20%;
• 2004 太阳电池年产量超过1200 MW；德国Fraunhofer ISE多晶硅太 阳电池效率达到20.3%;非晶硅电池占市场份额4.4%,降为1999年的 1/3，CdTe占1.1%; 而CIS占0.4%；
米TiO2染料敏化太阳电池(Graezel 染料敏化电池转换效率达到10%;
Cell)效率达到7%;1995年纳米TiO2
太阳电池的发展历史
• 1995 世界太阳电池年产量超过77.7 MW；光伏电池安装总量达到 500 MW；
• 1998 世界太阳电池年产量超过151.7 MW；多晶浇铸硅太阳电池产 量首次超过单晶硅；
• 根据能量守恒定律，爱因斯坦提出光电效应方程: hν=1/2(mvm2)+ A
• ½(mvm2)是光电子的最大初动能。
爱因斯坦的光电效应理论
• 光电效应方程说明三个问题:
• 第一，光电子的初动能与入射光频率之间的线性关系，即入射光的强 度增加时，光子数也增多，因而单位时间内光电子数目也随之增加， 这即可说明饱和电流或光电子数与光的强度之间的正比关系。
太阳电池的发展历史
• 1966 带有1000 W光伏列阵大轨道天文观察站发射； • 1971年斯皮尔等人 (W.E. Spear) 采用辉光放电法分解硅烷(SiH4)制得氢化非晶硅薄膜
(a-Si:H)，1975首次成功实现对a-Si:H的掺杂，获得n型和p型材料，为器件制造打下 了基础； • 1972 法国人在尼日尔一乡村学校安装一个硫化镉光伏系统，用于教育电视供电； • 1973 美国特拉华大学建成世界第一个光伏住宅； • 1973世界发生石油危机，唤起人们对可再生能源的兴趣,特别是在地面上大面积使用太 阳电池供电, 受到各国政府高度重视; • 1974 日本推出光伏发电的“阳光计划”；Tyco实验室生长第一块EFG晶体硅带，25 mm宽，457 mm长（EFG：Edge defined Film Fed-Growth,定边喂膜生长）； • 1977 世界光伏电池超过500 KW；D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear的1975年 控制p-n结的工作基础上制成世界上第一个非晶硅（a-Si）太阳电池； • 1977年D. L. Staebler 和C. R. Wronski 在a-Si:H样品中发现，随光照其光电导和暗电导 都显著减少，在150℃退火后又复原，这现象称为S-W效应，目前机理尚不清楚； • 1979 世界太阳电池安装总量达到1 MW； • 1980 ARCO太阳能公司是世界上第一个年产量达到1 MW光伏电池生产厂家；三洋电 气公司利用非晶硅电池率先制成手持式袖珍计算器，接着完成了a-Si组件批量生产并进 行了户外测试； • 1980年开始, 人们注重研究高效率太阳电池, 以降低生产成本; • 1981 名为Solar Challenger 的光伏动力飞机飞行成功；