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1、151010制作人 : 周浪學(xué)號:201307060037太陽能電池的 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀151010當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急,能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時,越來越多的國家開始實行“陽光計劃”,開發(fā)太陽能資源,尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下,各國的太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資,擴(kuò)大生產(chǎn),以爭一席之地。背景151010基本原理 定義: 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置 。 所以太陽能電池的基本原理就是: 光電直接轉(zhuǎn)化 光電效應(yīng) 光-熱-電轉(zhuǎn)化 光化學(xué)效應(yīng)太陽能電池的材料

2、主要材料半導(dǎo)體 單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs有機(jī)半導(dǎo)體表面涂層 金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物電極 金屬導(dǎo)體封裝 玻璃、有機(jī)玻璃對材料的基本要求能充分利用太陽能輻射,即半導(dǎo)體的禁帶不能太寬;有較高的光電轉(zhuǎn)換效率;材料本身對環(huán)境不造成污染;材料便于工業(yè)化生產(chǎn),材料的性能穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)。151010發(fā)展歷史1839年,光生伏特效應(yīng)第一次由法國物理學(xué)家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn); 1883年第一塊太陽能電池Charles Fritts制備成功 ;1946年Russell Ohl申請了現(xiàn)太陽電池的制造專利;1510101954年,第一個太陽能電池誕生在美國的貝爾實驗室;1960年代,美國的人造衛(wèi)星開始使用

3、太陽能電池作為能量來源;1973年,太陽能電池的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到一般民生用途上。自1954發(fā)明太陽能電池至今,目前已經(jīng)進(jìn)入第三代發(fā)展期第一代的太陽能電池為晶圓技術(shù);第二代的太陽能電池為薄膜技術(shù);第三代太陽能電池包含所有正在創(chuàng)新、啟蒙中的新型太陽能光電技術(shù)。151010發(fā)展現(xiàn)狀全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)在1994-2004年里增長了17倍,近5年平均年增長率超過50%。目前,太陽能電池市場競爭激烈,歐洲和日本領(lǐng)先的格局已被打破。盡管主要的銷售市場在歐洲,但太陽能電池的生產(chǎn)重鎮(zhèn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到亞洲。自2007年,中國內(nèi)地和中國臺灣分別成為太陽能電池世界第一和 四大生產(chǎn)地?,F(xiàn)階段,中國內(nèi)地和中國臺灣太陽能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)能

4、夠占到全球產(chǎn)量的60%左右 。 現(xiàn)階段以光電效應(yīng)工作的薄膜式(硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形)太陽能電池為主流,而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。 根據(jù)所用材料的不同,太陽能電池還可分為:硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池,其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的,在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。 2007年各類太陽能電池比重硅太陽能電池 薄膜太陽能電池由于具有大面積沉淀、低材料消耗及可在低成本基板上制作,有較大的成本下降潛力的優(yōu)點,其發(fā)展前景非常看好,成為近階段發(fā)展研究的重點。以硅片為載體的光伏電池制造技術(shù),其理論

5、極限效率為29%,按目前技術(shù)路線,提升效率的難度已經(jīng)非常大。 目前,國際光伏巨頭們大都放緩了晶體硅太陽能電池產(chǎn)能的擴(kuò)張,轉(zhuǎn)而加強(qiáng)了對低成本非晶硅、碲化鎘、銅銦硒等薄膜電池以及柔性電池、高效-族電池的投入,并規(guī)劃了雄心勃勃擴(kuò)產(chǎn)計劃。如: 全球排名第一的Q-Cells公司雖然晶體硅產(chǎn)能巨大,但早已全線推進(jìn)現(xiàn)有商業(yè)化薄膜電池技術(shù),對非晶硅、碲化鎘、銅銦硒等薄膜電池均有投入,并初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 全球領(lǐng)導(dǎo)大廠Sharp公司更是果斷放棄了多年國際太陽能產(chǎn)業(yè)NO1的地位,停止了晶體硅電池的擴(kuò)產(chǎn),轉(zhuǎn)而大力發(fā)展非晶硅薄膜太陽電池,計劃2010年薄膜電池投產(chǎn)1GW,2012年達(dá)到6GW。151010中國太陽能電池

6、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致可分為三個階段 : 第一階段為1984年以后的研究開發(fā)時期 ; 第二階段是2001年以后的產(chǎn)業(yè)形成時期; 第三階段是2005年至今的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時期。1510101尚德Suntech(全球領(lǐng)先的太陽能公司,晶硅太陽電池高科技企業(yè),無錫尚德太陽能公司)2Q-Cells(全球太陽能電池業(yè)龍頭,行業(yè)標(biāo)志性品牌,德國太陽能電池最大生產(chǎn)商)3夏普SHARP(世界500強(qiáng)企業(yè),大型的綜合性電子信息公司,夏普商貿(mào)(中國)有限公司)4英利Yingli(太陽能電池品牌,領(lǐng)先的一體化光伏產(chǎn)品制造商,英利綠色能源控股有限公司)5京瓷KYOCERA(于1959年日本,十大太陽能電池品牌,大型的跨國生產(chǎn)企

7、業(yè),京瓷株式會社)6三洋SANYO(于1947年日本,財富世界500強(qiáng),太陽能電池品牌,三洋電機(jī)(中國)有限公司)7三菱MITSUBISHI(始于1875年日本,世界500強(qiáng),十大太陽能電池品牌,三菱電機(jī)(中國)有限公司)8晶澳JA(十大太陽能電池品牌,美國納斯達(dá)克證券交易所上市公司,晶澳太陽能有限公司)9天合光能Trina Solar(十大太陽能電池品牌,太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的先鋒,常州天合光能有限公司)10CSI阿特斯(加拿大太陽能公司在華獨資公司,CSI阿特斯太陽能光電(蘇州)有限公司)2010年我國太陽能電池品牌排行榜 151010應(yīng)用前景我國特別適合太陽電池應(yīng)用的領(lǐng)域和場合:太陽能發(fā)電站建

8、筑物太陽能電池幕墻和生態(tài)屋頂城市太陽能路燈和公交站牌照明西北沙漠地區(qū)的綠化灌溉電力太陽能電池發(fā)展瓶頸 效率低 目前市場上大量產(chǎn)的單晶與多晶硅的太陽電池平均效率約在15%上下,也就是說,這樣的太陽電池只能將入射太陽光能轉(zhuǎn)換成15%可用電能,其余的85%都浪費(fèi)成無用的熱能。所以嚴(yán)格地說,現(xiàn)今太陽電池,也是某種型式的“浪費(fèi)能源” 成本過高 目前,太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門,尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用,以節(jié)省造價很貴的輸電線路。但是在目前階段,它的成本還很高,發(fā)出1kW電需要投資上萬美元,因此大規(guī)模使用仍然受

9、到經(jīng)濟(jì)上的限制。 如何解決CIGS薄膜太陽能電池 近年來,以Cu In Se為吸收層的薄膜太陽能電池以其高效、低成本、性能穩(wěn)定備受關(guān)注。 注:Cu In Se是-族直接帶隙化合物半導(dǎo)體材料,其結(jié)構(gòu)為黃銅礦型結(jié)構(gòu). 染料敏化薄膜太陽能電池(DSC) 原材料廉價(主要半導(dǎo)體材料納米SiO2含量豐富); 制作工藝簡單(大面積絲網(wǎng)印刷技術(shù)和簡單的浸泡方法)設(shè)備投入少; 有穩(wěn)定的性能. 這種太陽能電池利用紫外光發(fā)電,可見光照樣通過,而且對紅外光通過電壓控制,在某一波長上幾乎能100%反射.這樣將其用于窗戶玻璃時,就可能既保證了作為照明的可見光,而在夏天反射作為熱源的紅外光,在冬天卻引入室內(nèi)獲得暖房的效果.這樣來說,可以說100%利用了太陽能. 其他新型太陽能電池 如: 新型透明太陽能

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