太阳能电池研究现状及发展趋势

编号：1432130135 本科毕业论文

太阳能电池研究现状及发展趋势

院系：

姓名：

学号：

专业：物理学

年级：2010级

指导教师：

职称：

完成日期：2014年5月11日

摘要

能源是人类社会存在和发展的物质基础，以煤炭、石油等化石燃料为代表的能源极大地促进了世界各国的经济发展。然而，化石燃料的大量使用也带来了一系列的问题，如能源危机和环境污染，促使人类探寻新的、清洁、安全、可再生的能源——太阳能，由此极大地促进了太阳能电池技术的飞速发展。鉴于此，在查阅大量文献的基础上，首先综述太阳能电池的种类，然后就其研究现状、存在的问题、解决的途径以及发展趋势等做了一些分析，完善太阳能电池的相关研究。

关键词：太阳能电池；研究现状；发展趋势

I

Abstract

Energy is the material basis for the existence and development of human society, To coal, oil and other fossil fuels for energy is greatly promoted the economic development of countries all over the world. However, Use of fossil fuels also brings a series of problems, such as energy crisis and environmental pollution, human in the search for a new, clean, safe, renewable energy, solar energy. Thus greatly promote the rapid development of the solar cell technology. In view of this, on the basis of consulting a large number of literature, firstly reviews the types of solar cells, and then the research situation and existing problems, solutions as well as development trend made some analysis and research to improve the solar cell.

Key word: Solar cell；Research status；Development trend

目录

1绪论 (1)

1.1 研究背景和意义 (1)

1.2 国内外发展现状 (2)

1.3 主要方法和研究进展 (4)

1.4 主要研究内容 (5)

2 太阳能电池简介 (6)

2.1 太阳能电池的工作原理 (6)

2.2 太阳能电池的种类 (6)

3 太阳能电池现状分析 (8)

3.1 硅太阳能电池 (8)

3.1.1 单晶硅太阳能电池 (8)

3.1.2 多晶硅太阳能电池 (9)

3.2 薄膜太阳能电池 (9)

3.2.1 非晶硅薄膜太阳能电池 (9)

3.2.2 多元化合物薄膜太阳能电池 (12)

3.3 新型太阳能电池 (13)

3.3.1 纳米晶太阳能电池 (13)

3.3.2 叠层太阳能电池 (13)

3.3.3 柔性电池 (14)

4 太阳能电池发展面临的问题及发展趋势 (15)

4.1 我国太阳能电池发展的主要问题及解决办法 (15)

4.2 太阳能电池发展趋势 (17)

5 结论与展望 (19)

参考文献 (20)

致谢 (21)

1 1 绪论

1.1 研究背景和意义 诺贝尔奖获得者美国Rice University 的Smalley 教授曾经指出，在未来的50年里，人类面临着随之而来的10大问题中，能源问题排在首位。目前人类使用的能源中，化石能源占90%以上，而到21世纪中叶，其比例将减少到人类使用能源的一半，达到其极值，之后核能和可再生能源将占主导地位。到2100

年时，可再

生能源将占人类使用能源的l/3以上[1-2]，如图1-1示。在诸多可再生能源中，包括太阳能、风能、潮汐能、地热能、氢能和生物质能，太阳能所蕴藏的能量是所有其他可再生能源能量总和的上千倍，因此发展太阳能潜力巨大。

自地球形成以来，生物就主要以太阳提供的热和光生存，人类利用太阳能这一取之不尽的清洁能源的想法由来已久, 最早是将它直接转换为热能利用, 后来光生伏特效应的发现使太阳能利用领域更加灵活、广阔，所谓太阳能电池是指由光电效应或光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池除具有清洁、能量充足的特点外，还可以直接设置在需要用电的地方发电。目前，太阳能电池的国际市场年增长率已达到30%，而在2030年前，还会以约25%的速度持续增长，太阳能光伏装机容量将从目前的约84GW 增长到2030年的300GW 。

中国的可再生能源中长期发展规划中，提出2020年可再生能源要占到15%，其中太阳能电池发电容量达到 1.8GW 。市场上的太阳能电池主要是硅基太阳能电池，其中又以多晶硅太阳能电池为主流。

图1-1 世界能源结构预测（欧盟联合研究中心）

众所周知，能源消耗量越来越大，传统能源越来越难以供应人类的发展，而且由于传统能源不够清洁，带来了一系列环境问题，作为一切能源的最终来源，太阳能以其具有无污染、清洁安全、普遍、可再生、可持续性等特点越来越被人们所关注，太阳能的利用显得意义重大。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，太阳能电池发电是一种新兴的可再生能源，在能源消费中占有举足轻重的地位，据欧洲光伏工业协会EPIA预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位（图1-1），不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上[3]。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

现今，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，尤其是能源危机及传统能源对环境污染程度日趋严重,更加快了人类对太阳能探索的步伐，开发清洁环保能源成为人类面临的重大问题, 研究太阳能电池因此也成为21世纪科学研究的重要领域之一，所以，研究太阳能电池具有重要的意义。表1-1为世界常规能源储备状况。

表1-1世界常规能源储备状况

1.2 国内外发展现状

中国对太阳能电池的研究开发工作高度重视，早在七五期间，非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题，八五和九五期间，中国把研究开发的重点放