绪论 经典太阳电池基础教材.ppt

太阳电池从发现至今已有了172年的历史，它虽有一系列的优点，但发展至今，年产量与世界能源需求量相差甚远。制约太阳电池发展的因素很多，诸如，接受面积问题，产生能量与负载匹配问题，电池材料的资源问题，发电成本问题等。 其中成本问题是制约太阳电池发展的瓶颈。要想真正是太阳成为替代能源，太阳电池的发电成本必须接近常规发电的成本。因此，在技术上实现突破和创新，发展廉价高效的太阳电池，是摆在我们面前的一项迫切的任务。 我国在1958年开始研究太阳电池，并于1971年应用于卫星上，太阳电池的地面应用在我国始于1973年。我国太阳电池的产量只占世界产量的1%左右，这与我国辽阔的领域和日益广泛的光伏应用是极不相称的。 根据中国能源研究会预测，按生态发展模式，2050年中国的可再生能源达到30.7%，其中太阳能占10%，因此，太阳能光电技术在我国具有非常广泛的发展空间。 近年来我国太阳电池的发展方向是改善太阳电池的转换效率，质量稳定性，价格等，使之逐步具备了国际竞争力。 经过近半个世纪的发展，太阳电池已从最初的单晶硅电池发展到今天的多晶硅、非晶硅、化合物半导体太阳电池、薄膜太阳电池、聚合物太阳电池及化学太阳电池等等。 太阳能电池分类 按照制作材料的不同可以分为晶体硅，非晶硅和化合物太阳电池。 按照活性层的厚度可以分为体材料太阳电池和薄膜太阳电池（一般认为活性层的厚度小于50微米）。 通常制备太阳电池的材料包括硅（单晶硅、多晶硅、非晶硅），CuInSn,GaAs,CdTe,CdS等，此外还有近年来发展起来的纳米二氧化钛太阳电池以及聚合物太阳电池。 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 晶硅/非晶硅异质结太阳电池 硅带太阳能电池 多晶硅薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 砷化镓薄膜太阳能电池 硫化镉薄膜太阳能电池 铜铟硒薄膜太阳能电池 染料敏化太阳能电池 有机太阳能电池 硅基太阳电池 薄膜太阳电池 有机太阳电池 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： 半导体材料的禁带不能太宽 要有较高的光电转换效率 材料本身对环境不造成污染 材料便于工业化生产且材料性能稳定 材料的储量及价格 各种太阳电池所占太阳电池市场份额示意图 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺基础上的。 现在单晶硅的电池工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗禾费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。 石家庄铁道大学 申俊杰 太阳能电池 一 序论和能源经济 中国太阳能的资源状况 中国光伏发电的市场发展 太阳能电池的基本概念 中国光伏产业的发展现状 二十一世纪，人类将面临经济和社会可持续发展的重大挑战，能源和环境问题将成为人类面临的两大主要问题。 目前全球能源的主体是化石燃料，它占全球能源供应量的80%以上，并且其消耗量正在无情的迅速增加。 首先，化石能源是地质年代的产物，资源会越用越少，总有一天会枯竭。 其次，化石能源释放出大量的二氧化碳，会带来越来越严重的温室效应和大气污染。由此可以看出，今后的发展方向必须是发展替代化石能源的新能源。 这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。 其中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。 太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍。 太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳 ，这种免费洁净的能源是地球发展的可靠保证。 据统计地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳 ，也就是说如果我们可以收集其中的万分之一到万分之二就足够我们的需求了。 太阳能在我们三分之二的国土上, 年辐射量超过60万焦耳/平方厘米, 每年地表吸收的太阳能大约相当于17万亿吨标准煤的能量。（中国煤炭的总储量为约6000亿吨）换句话说每年地表吸收的太阳能可以相当于280多倍中国的煤炭总储量。 光伏发电是最具可持续发展理想特征的可再生能源技术之一，受到普遍关注。在截至２００９年的最近１０年，世界光伏电池产业年均增长率为48.6％，进入超高速