分析太阳能电池的发展与应用

人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力?

特别是煤?石油?天然气等不可再生能源的逐渐枯竭,能源问题已经成为制约社会经济发展的重大问题,研究新能源的开发利用已是当务之急?

太阳能作为一种清洁?高效?取用不尽的能源已有尽半个世纪的发展历程?并成为当前各国争相开发利用的一种新能源?

太阳能光伏发电的最核心的器件是太阳能电池,太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置?

由于人类对可再生能源的不断需求，促使人们致力于开发新型能源?太阳在40min内照射带地球表面的能量可供全球目前能源消费的速度使用1年?

合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略,是其中最受瞩目的研究热点之一?

在太阳能的有效利用中,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，太阳能电池的研制和开发日益得到重视。

太阳能电池是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应而进行工作的。

根据所用材料的不同,太阳能电池主要可分为四种类型:硅太阳能电池，多元化合物薄膜太阳能电池，有机物太阳能电池，和纳米晶太阳能电池。

太阳能电池以硅材料为主的主要原因是其对电池材料的要求:

(1)半导体材料的禁带宽度不能太宽;

(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。

随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其他材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景?

太阳能电池的几种重要种类

太阳能电池种类繁多,主要有硅太阳能电池?聚光太阳能电池?无机化合物薄膜太阳能电池?有机薄膜太阳能电池?纳米晶薄膜太阳能电池和叠层太阳能电池等几大类?

1.硅太阳能电池

硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。

在大规模应用和工业生产中,单晶硅太阳能电池占据主导地位,但单晶硅材料价格高而且制备工艺相当繁琐。

为了节省高质量材料,寻找单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳能电池,。

其中典型代表有以高温?快速制备为发展方向的多晶硅薄膜太阳能电池和叠层(多结)非晶硅太阳电池?

单晶硅太阳能电池,是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池,是当前开发得最快的一种太阳能电池?它的构造和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面?

2.多晶硅太阳能电池

多晶硅太阳能电池兼具单晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化等优点的新一代电池。

其转换效率一般为12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,没有明显效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池?

3.薄膜太阳能电池

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃?塑料?陶瓷?石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,目前转换效率最高以可达13%?

薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,应用非常广泛?

太阳能电池的发展现状及趋势

1.现状及进展

太阳能发电是一项高新技术,以太阳能为资源基础的生产将是一种可持续的发展模式?

从阳光直接转变成电流的太阳电池也将不再是昂贵的的市场空缺?

全球太阳能产品的年销售额达14亿美元,其中12亿美元来自太阳能电池的销售?

太阳能工业的年增长率估计在20%左右,太阳能利用增长的潜力是巨大的?

过去几年中,太阳能电池级的硅原料的生产和硅衬底的制取得到重大进展?

例如带硅?锭铸硅?大晶粒多晶硅和非晶态硅/简写为#一672都取得重要的发展成果,并且现在都正在用它们生产太阳能电池组件?

另外,在太阳能电池的大规模生产方面,如生产自动化?封装?电池联接工艺方法?聚能系统?储能系统以及太阳能电池的效率上,也都取得了进展?

2.未来发展方向

薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池是最富前途的下一代太阳能电池技术,它节省了硅原料的使用和硅片制造工艺?

与目前常见的硅片太阳能电池相比,硅薄膜太阳能电池用硅量仅为前者的1%左右,可使每瓦太阳能电池成本从2.5美元降至1.2美元?

此外,这种高科技新产品可与建筑物屋顶?墙体材料如玻璃幕墙融为一体,既可并网发电又能节约建筑材料?美化环境?

超高级太阳能电池的探索

第三代聚光太阳能(CPV)发电方式,正逐渐成为太阳能领域的焦点?

光伏发电经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池,目前产业化进程正逐渐转向高效的CPV系统发电?

与前两代电池相比,CPV采用多结的III-V族化合物电池,具有大光谱吸收?高转换效率等优点。

而且所需的电池面积不大,以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料,在大规模应用于发电时可有效降低成本?降低生产能耗?

太阳能作为一种持久?普遍?巨大的能源,可以说是取之不尽用之不竭?

相比于其他能源,太阳能的利用是洁净?无污染的,利用太阳能不会对生态环境造成污染?

当人类面临能源与环境危机时,迫切的需要找到一种清洁,高效且相对充足的能源形势来满足社会经济的发展,而太阳能则是最好的选择之一?

目前太阳能的开发方式主要为太阳能电池的形势,经过短短几十年的发展,太阳能电池已具备相当成熟的技术并应用于人们生产生活的方方面面?

相信,随着技术水平的不断提高,太阳能电池会得到更大的发展,造福于人类社会?