人類面臨著有限常規能源和環境破壞嚴重的雙重壓力?

特別是煤?石油?天然氣等不可再生能源的逐漸枯竭,能源問題已經成為制約社會經濟發展的重大問題,研究新能源的開發利用已是當務之急?

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的發展歷程?并成為當前各國爭相開發利用的一種新能源?

太陽能光伏發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或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置?

由于人類對可再生能源的不斷需求，促使人們致力于開發新型能源?太陽在40min內照射帶地球表面的能量可供全球目前能源消費的速度使用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展戰略,是其中最受矚目的研究熱點之一?

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

太陽能電池是利用光電材料吸收光能后發生的光電子轉移反應而進行工作的。

根據所用材料的不同,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)半導體材料的禁帶寬度不能太寬;

(2)要有較高的光電轉換效率;

(3)材料本身對環境不造成污染;

(4)材料便于工業化生產且材料性能穩。

隨著新材料的不斷開發和相關技術的發展,以其他材料為基礎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?無機化合物薄膜太陽能電池?有機薄膜太陽能電池?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換效率最高,技術也最為成熟。

在大規模應用和工業生產中,單晶硅太陽能電池占據主導地位,但單晶硅材料價格高而且制備工藝相當繁瑣。

為了節省高質量材料,尋找單晶硅電池的替代產品,現在發展了薄膜太陽能電池,。

其中典型代表有以高溫?快速制備為發展方向的多晶硅薄膜太陽能電池和疊層(多結)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,是當前開發得最快的一種太陽能電池?它的構造和生產工藝已定型,產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點的新一代電池。

其轉換效率一般為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基板來制造,形成可產生電壓的薄膜厚度僅需數μm,目前轉換效率最高以可達13%?

薄膜電池太陽電池除了平面之外,也因為具有可撓性可以制作成非平面構造其應用范圍大,可與建筑物結合或是變成建筑體的一部份,應用非常廣泛?

太陽能電池的發展現狀及趨勢

1.現狀及進展

太陽能發電是一項高新技術,以太陽能為資源基礎的生產將是一種可持續的發展模式?

從陽光直接轉變成電流的太陽電池也將不再是昂貴的的市場空缺?

全球太陽能產品的年銷售額達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和硅襯底的制取得到重大進展?

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

另外,在太陽能電池的大規模生產方面,如生產自動化?封裝?電池聯接工藝方法?聚能系統?儲能系統以及太陽能電池的效率上,也都取得了進展?

2.未來發展方向

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,它節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,既可并網發電又能節約建筑材料?美化環境?

超高級太陽能電池的探索

第三代聚光太陽能(CPV)發電方式,正逐漸成為太陽能領域的焦點?

光伏發電經歷了第一代晶硅電池和第二代薄膜電池,目前產業化進程正逐漸轉向高效的CPV系統發電?

與前兩代電池相比,CPV采用多結的III-V族化合物電池,具有大光譜吸收?高轉換效率等優點。

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體材料,在大規模應用于發電時可有效降低成本?降低生產能耗?

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環境造成污染?

當人類面臨能源與環境危機時,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濟的發展,而太陽能則是最好的選擇之一?

目前太陽能的開發方式主要為太陽能電池的形勢,經過短短幾十年的發展,太陽能電池已具備相當成熟的技術并應用于人們生產生活的方方面面?

相信,隨著技術水平的不斷提高,太陽能電池會得到更大的發展,造福于人類社會?