人類面臨著有限常規(guī)能源和環(huán)境破壞嚴(yán)重的雙重壓力?

特別是煤?石油?天然氣等不可再生能源的逐漸枯竭,能源問題已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問題,研究新能源的開發(fā)利用已是當(dāng)務(wù)之急?

太陽能作為一種清潔?高效?取用不盡的能源已有盡半個世紀(jì)的發(fā)展歷程?并成為當(dāng)前各國爭相開發(fā)利用的一種新能源?

太陽能光伏發(fā)電的最核心的器件是太陽能電池,太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置?

由于人類對可再生能源的不斷需求，促使人們致力于開發(fā)新型能源?太陽在40min內(nèi)照射帶地球表面的能量可供全球目前能源消費(fèi)的速度使用1年?

合理的利用好太陽能將是人類解決能源問題的長期發(fā)展戰(zhàn)略,是其中最受矚目的研究熱點(diǎn)之一?

在太陽能的有效利用中,太陽能的光電利用是近些年來發(fā)展最快?最具活力的研究領(lǐng)域，太陽能電池的研制和開發(fā)日益得到重視。

太陽能電池是利用光電材料吸收光能后發(fā)生的光電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)而進(jìn)行工作的。

根據(jù)所用材料的不同,太陽能電池主要可分為四種類型:硅太陽能電池，多元化合物薄膜太陽能電池，有機(jī)物太陽能電池，和納米晶太陽能電池。

太陽能電池以硅材料為主的主要原因是其對電池材料的要求:

(1)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度不能太寬;

(2)要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率;

(3)材料本身對環(huán)境不造成污染;

(4)材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)。

隨著新材料的不斷開發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,以其他材料為基礎(chǔ)的太陽能電池也愈來愈顯示出誘人的前景?

太陽能電池的幾種重要種類

太陽能電池種類繁多,主要有硅太陽能電池?聚光太陽能電池?無機(jī)化合物薄膜太陽能電池?有機(jī)薄膜太陽能電池?納米晶薄膜太陽能電池和疊層太陽能電池等幾大類?

1.硅太陽能電池

硅太陽能電池中以單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。

在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中,單晶硅太陽能電池占據(jù)主導(dǎo)地位,但單晶硅材料價格高而且制備工藝相當(dāng)繁瑣。

為了節(jié)省高質(zhì)量材料,尋找單晶硅電池的替代產(chǎn)品,現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽能電池,。

其中典型代表有以高溫?快速制備為發(fā)展方向的多晶硅薄膜太陽能電池和疊層(多結(jié))非晶硅太陽電池?

單晶硅太陽能電池,是以高純的單晶硅棒為原料的太陽能電池,是當(dāng)前開發(fā)得最快的一種太陽能電池?它的構(gòu)造和生產(chǎn)工藝已定型,產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面?

2.多晶硅太陽能電池

多晶硅太陽能電池兼具單晶硅電池的高轉(zhuǎn)換效率和長壽命以及非晶硅薄膜電池的材料制備工藝相對簡化等優(yōu)點(diǎn)的新一代電池。

其轉(zhuǎn)換效率一般為12%左右,稍低于單晶硅太陽電池,沒有明顯效率衰退問題,并且有可能在廉價襯底材料上制備,其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池,而效率高于非晶硅薄膜電池?

3.薄膜太陽能電池

薄膜太陽電池可以使用在價格低廉的玻璃?塑料?陶瓷?石墨,金屬片等不同材料當(dāng)基板來制造,形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm,目前轉(zhuǎn)換效率最高以可達(dá)13%?

薄膜電池太陽電池除了平面之外,也因?yàn)榫哂锌蓳闲钥梢灾谱鞒煞瞧矫鏄?gòu)造其應(yīng)用范圍大,可與建筑物結(jié)合或是變成建筑體的一部份,應(yīng)用非常廣泛?

太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.現(xiàn)狀及進(jìn)展

太陽能發(fā)電是一項(xiàng)高新技術(shù),以太陽能為資源基礎(chǔ)的生產(chǎn)將是一種可持續(xù)的發(fā)展模式?

從陽光直接轉(zhuǎn)變成電流的太陽電池也將不再是昂貴的的市場空缺?

全球太陽能產(chǎn)品的年銷售額達(dá)14億美元,其中12億美元來自太陽能電池的銷售?

太陽能工業(yè)的年增長率估計在20%左右,太陽能利用增長的潛力是巨大的?

過去幾年中,太陽能電池級的硅原料的生產(chǎn)和硅襯底的制取得到重大進(jìn)展?

例如帶硅?錠鑄硅?大晶粒多晶硅和非晶態(tài)硅/簡寫為#一672都取得重要的發(fā)展成果,并且現(xiàn)在都正在用它們生產(chǎn)太陽能電池組件?

另外,在太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)方面,如生產(chǎn)自動化?封裝?電池聯(lián)接工藝方法?聚能系統(tǒng)?儲能系統(tǒng)以及太陽能電池的效率上,也都取得了進(jìn)展?

2.未來發(fā)展方向

薄膜太陽能電池

薄膜太陽能電池是最富前途的下一代太陽能電池技術(shù),它節(jié)省了硅原料的使用和硅片制造工藝?

與目前常見的硅片太陽能電池相比,硅薄膜太陽能電池用硅量僅為前者的1%左右,可使每瓦太陽能電池成本從2.5美元降至1.2美元?

此外,這種高科技新產(chǎn)品可與建筑物屋頂?墻體材料如玻璃幕墻融為一體,既可并網(wǎng)發(fā)電又能節(jié)約建筑材料?美化環(huán)境?

超高級太陽能電池的探索

第三代聚光太陽能(CPV)發(fā)電方式,正逐漸成為太陽能領(lǐng)域的焦點(diǎn)?

光伏發(fā)電經(jīng)歷了第一代晶硅電池和第二代薄膜電池,目前產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正逐漸轉(zhuǎn)向高效的CPV系統(tǒng)發(fā)電?

與前兩代電池相比,CPV采用多結(jié)的III-V族化合物電池,具有大光譜吸收?高轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)。

而且所需的電池面積不大,以相對廉價的聚光器件替代昂貴的半導(dǎo)體材料,在大規(guī)模應(yīng)用于發(fā)電時可有效降低成本?降低生產(chǎn)能耗?

太陽能作為一種持久?普遍?巨大的能源,可以說是取之不盡用之不竭?

相比于其他能源,太陽能的利用是潔凈?無污染的,利用太陽能不會對生態(tài)環(huán)境造成污染?

當(dāng)人類面臨能源與環(huán)境危機(jī)時,迫切的需要找到一種清潔,高效且相對充足的能源形勢來滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,而太陽能則是最好的選擇之一?

目前太陽能的開發(fā)方式主要為太陽能電池的形勢,經(jīng)過短短幾十年的發(fā)展,太陽能電池已具備相當(dāng)成熟的技術(shù)并應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的方方面面?

相信,隨著技術(shù)水平的不斷提高,太陽能電池會得到更大的發(fā)展,造福于人類社會?