浅谈太阳能电池的发展与应用
- 格式:doc
- 大小:1.14 MB
- 文档页数:5
太阳能电池技术发展与应用展望随着人们对环保意识的增强和对能源安全的需求日益迫切,新能源领域受到越来越多的关注和投入。
而太阳能电池就是其中的明星产品之一。
太阳能电池技术具有绿色环保、可再生、分布式等显著特征,逐渐成为人们推广使用的可持续能源之一。
本文将从技术发展、市场应用和未来展望三个方面来探讨太阳能电池技术的发展与应用。
一、技术发展太阳能电池是将太阳能光子转化为电子的器件,是现行太阳能利用中应用最广泛的一种太阳能转换技术。
1954 年,第一代太阳能电池问世。
随着时间的推移,太阳能电池得到了蓬勃的发展。
目前,太阳能电池可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、发动机车间薄膜和无机胶体太阳能电池等多种类型。
其中,晶体硅太阳能电池广泛应用于屋顶发电和光伏电站。
而非晶硅和无机胶体太阳能电池则主要用于便携式电子设备和应急电源等领域。
同时,太阳能电池的效率也在不断提高。
2019 年,澳大利亚研究人员在实验中创造了全世界最高的太阳能电池效率记录 - 48%,要比现有市场上的普通太阳能电池高出一半。
当前,太阳能电池的效率已经达到最初开发时的 200 多倍,而这也是未来太阳能电池的发展方向之一。
二、市场应用太阳能电池的市场应用范围非常广泛,远不止于家电、太阳能光伏电站等领域。
太阳能电池在汽车行业中的应用也越来越受到关注。
普遍应用的是太阳能磁钢车顶,它安装于汽车顶部,可为汽车提供额外的电量和照明的亮度,降低油耗和二氧化碳排放,具备非常显著的节能减排效果。
同时,基于太阳能电池系统的跟车警示器、空调、冰箱等设备也成为汽车行业关注的热点。
太阳能电池还广泛应用于户外和便携式电子设备中。
例如,智能手表、智能眼镜、笔记本电脑等智能设备都可以通过太阳能电池快速充电,并且具备长时间的待机时间,给消费者带来极其方便和实用的体验。
三、未来展望未来,太阳能电池的发展趋势将继续向高效性、便携性和轻量化方向发展。
全球的太阳能电池产业将迅速扩大。
目前,中国已成为全世界最大的太阳能电池生产国。
太阳能电池的发展和应用前景随着环境问题的日益加剧,可再生能源成为了人们重要关注的焦点之一。
太阳能作为最为广泛利用的可再生能源之一,其发展和应用前景备受瞩目。
本文将围绕太阳能电池的发展历程、技术创新和应用前景展开,以期展示其在可持续能源领域的重要性。
首先,我们来看看太阳能电池的发展历程。
早在19世纪初,科学家们就开始研究太阳能的利用方式,当时太阳能电池的效率还十分低下。
然而,随着科技的不断进步,20世纪中叶,太阳能电池开始逐渐成熟,并进入实际应用阶段。
最早的太阳能电池主要由硅材料制成,效率只有几个百分点,而如今的太阳能电池效率已经可以达到20%以上。
这一巨大的进步离不开材料科学、工程技术和制造工艺的不断改进。
其次,太阳能电池领域的技术创新也为其应用前景带来了更多的可能性。
如今,除了传统的硅太阳能电池外,还涌现出了一系列新型太阳能电池。
比如,柔性太阳能电池可以被弯曲和折叠,适用于各种形状的表面;有机太阳能电池可以使用廉价原料进行生产,成本更低;钙钛矿太阳能电池则以高效率和简单制备工艺而备受关注。
这些新型太阳能电池的问世,使得太阳能的应用范围更加广泛,不仅可以用于光伏发电,还可以嵌入各种设备和建筑,实现更多领域的可持续发展。
另外,太阳能电池的应用前景也日益广阔。
首先是太阳能发电市场的扩大。
随着人们对绿色能源的追求,太阳能发电已经成为全球新能源市场的主要推动力之一。
尽管传统能源在供能方面仍然占主导地位,但太阳能电池在许多地区已经成为具有重要竞争力的发电方式。
同时,随着技术的进步和成本的下降,太阳能发电产业规模将进一步扩大,且具有持续增长的趋势。
除了发电领域,太阳能电池还在其他领域具有广泛的应用前景。
例如,太阳能电池可以嵌入移动设备、电动汽车和无人机等电子产品中,以延长续航时间和减少对传统能源的依赖。
太阳能电池还可以应用于建筑领域,成为绿色建筑的重要组成部分,通过建筑外墙、屋顶和窗户等表面吸收阳光并转化为电能,实现自给自足的能源供应系统。
太阳能电池技术发展与应用第一章:引言太阳能电池技术作为新能源领域的重要代表之一,随着人们对环保、节能等议题日益关注,未来必将大有可为。
本文旨在通过对太阳能电池技术的发展和应用进行详细阐述,分析其优势和未来发展趋势。
第二章:太阳能电池技术概述太阳能电池技术,即利用半导体材料对光能的转换,将光能转化为电能的一种技术。
太阳能电池通常由P型半导体和N型半导体组成的P-N结构组成。
当光子进入半导体中时,会激发半导体中的电荷,从而将光能转换为电能。
太阳能电池最早诞生于1954年,随着技术的不断发展,太阳能电池的转换效率不断提高。
第三章:太阳能电池技术的发展历程1. 发展初期(1954年-1970年)太阳能电池最早由贝尔实验室的三位研究人员——查普曼、皮尔斯和斯皮尔发明于1954年。
当时,太阳能电池的转换效率仅有6%,而且价格昂贵。
在此后的16年间,科学家们不断提高太阳能电池的效率,使其从6%提高到14%。
2. 第一波发展高峰(1970年-1980年)在1970年代,太阳能电池技术快速发展,成为能源领域的一项新兴技术。
当时,三种太阳能电池技术——单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池出现。
1974年,美国在太阳能电池领域共投资1.65亿美元,以促进太阳能电池的商业化应用。
太阳能电池的效率也从14%提高到了17%。
3. 第二波发展高峰(1980年-1990年)1980年代,太阳能电池技术不断升级,效率提高明显。
石墨烯、钙钛矿等新型半导体材料的出现推动了太阳能电池技术的快速发展。
太阳能电池的效率不断提高,最高达到30%。
4. 第三波发展高峰(2000年至今)随着人们对环保、节能等议题的日益关注,太阳能电池技术得到了极大的重视。
在过去的20多年中,太阳能电池技术不断升级,价格也不断降低。
现在,太阳能电池的效率已经超过了40%,并且价格也比过去便宜了许多。
第四章:太阳能电池技术的应用1. 家庭光伏发电随着人们对环保、节能的不断关注,家庭光伏发电备受瞩目。
太阳能电池技术的研究进展与应用随着能源消耗量的不断增加和能源价格的上涨,人们对新能源的依赖也越来越大。
在新能源中,太阳能不仅是一种高效、稳定、清洁的能源,而且通过对太阳能电池技术的研发和优化,其光电转换效率日益提高,应用范围也在不断扩大。
一、太阳能电池技术的类型太阳能电池是一种可将太阳能转化为电能的设备,普遍应用于户外太阳能灯、家用太阳能发电等领域。
目前,太阳能电池技术主要分为普通硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、多晶硅太阳能电池和染料敏化太阳能电池等多种类型。
普通硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池,其构成是由单晶硅片、多晶硅片或非晶硅薄膜制成。
最新的研究结果显示,通过利用微纳米结构技术,可以大幅度提高硅能在低光条件下的电力发电效率。
薄膜太阳能电池是利用石墨烯、钙钛矿等材料层层叠加制成的,具有较高的光电转换效率和较好的柔性,适用于普及应用。
多晶硅太阳能电池是由许多小晶粒组成的,其电力发电效率相较普通硅太阳能电池略有提升,具备快速生产、低成本的优势。
染料敏化太阳能电池是利用染料分子吸收光能激发电子而产生电力的设备,可制成柔性太阳能电池,且制造过程相对较简单,适用于户外太阳能灯等场合使用。
二、太阳能电池技术的研究进展太阳能电池技术在应用中的发展速度非常快。
近年来,透明太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、多结构太阳能电池、全固态太阳能电池等技术被陆续研发出来,并于电子、建筑、IT、医药等领域得到了广泛应用。
透明太阳能电池可以被应用于建筑物窗户,不仅能够充分利用太阳能,还能节约空调能耗,降低室内温度,具有显著的节能效果。
钙钛矿太阳能电池以其较高的光电转换效率和良好的稳定性而备受关注,适用于家庭光伏发电,不仅可以提供绿色能源,还可以降低电费,实现非常广阔的应用前景。
多结构太阳能电池采用多层结构,能够拓展能谷、减弱临界点,极大地提高了电池的电力输出效率,可应用于新能源车辆、无线充电电池等多个领域。
全固态太阳能电池可以大大提高电池的稳定性,避免了含液电池在生产、储存、运输或使用时的安全问题,具有广泛的应用前景,可用于电子、交通、航天等行业。
太阳能电池技术的发展趋势及其应用前景近年来,由于各种环境问题层出不穷,对可再生能源的需求越来越大,而太阳能电池因其可再生、地球友好等特性而备受关注。
在太阳能电池领域的技术日益发展,为整个社会带来了许多改变。
本文将从太阳能电池技术的发展趋势及其应用前景两个方面来讨论太阳能电池领域的发展。
一、太阳能电池技术的发展趋势太阳能电池领域的技术种类繁多,这里我们选择其中最为重要的几种技术进行介绍。
1. 第一代太阳能电池第一代太阳能电池是以硅基材料为主的,具有功率密度高、使用寿命长等特点。
但由于其生产成本较高、导致重金属污染等问题,引发了大量的环境问题。
然而,技术的持续发展,现已经出现了一些对环境友好的第一代太阳能电池。
2. 第二代太阳能电池第二代太阳能电池主要以无机材料为基础,同时其生产成本也大大降低。
其具有相对较高的转换效率、操作稳定性更高等特点,但由于其对环境污染依然较明显,所以在很长一段时间内未能实际应用到生产实践中。
3. 第三代太阳能电池第三代太阳能电池走在了不同的道路上,其主要基于新型无机或者有机材料构造太阳能电池。
无机材料采用钙钛矿材料,有机材料采用聚合物太阳能电池,这些材料具有转换效率更高、污染越来越少的特点,并且更适合于大面积生产。
由于第三代太阳能电池具有更低的生产成本、更高的转换效率、更广泛的应用前景,所以目前成为了太阳能电池研究的重点领域。
二、太阳能电池应用前景太阳能电池的应用前景广阔,其中最具代表性的领域是光伏发电。
光伏发电是太阳能电池最广泛的应用形式之一。
这种形式将太阳能电池固定在太阳能电站的高处,并将其收集的电能通过输电设备发送到电网中。
从而使得太阳能电池转化的电荷被更广泛的使用,同时进一步取代了化石燃料在电力方面的应用,具有极其重要的意义。
此外,太阳能电池还在其他各个领域闪烁着自己的身影。
例如,在科技领域中,太阳能电池已经开始在许多智能设备中得到了应用,如各类传感器、电子标签等。
太阳能电池的发展和应用太阳能电池被誉为未来能源的代表,是目前最为环保和可再生的能源之一。
近年来,随着技术的不断进步和成本的不断降低,太阳能电池的应用范围也在不断拓展。
本文将从太阳能电池的发展历程、技术原理、应用领域等方面进行探讨。
一、太阳能电池的发展历程太阳能电池的历史可以追溯到19世纪初,当时科学家们发现在某些材料中会发生光致电势差,即一种从光能转换为电能的现象。
随着对这种现象的深入研究,1954年,贝尔实验室的三位科学家成功地发明了第一块太阳能电池。
这种太阳能电池由单层硅制成,只能转换10%的光能,且制作成本昂贵,应用十分有限。
20世纪60年代,随着半导体技术的不断成熟,太阳能电池的制作工艺得到了很大的改进,应用领域也逐渐拓展。
上世纪70年代,随着国际油价的急剧上涨,太阳能电池开始得到广泛关注,各国政府也开始对太阳能电池技术进行投资支持。
此后,太阳能电池的技术水平和市场规模不断提高,应用范围也越来越广泛。
二、太阳能电池的技术原理太阳能电池是一种利用光生电效应将光能转换成电能的器件。
太阳能电池的基本结构是由一层n型半导体和一层p型半导体组成的p-n结,两者之间形成的势垒可以将光能转换为电能。
当太阳光照射到太阳能电池表面时,电子会被激发跃迁到导带中,形成正电荷空穴,这样就产生了电流。
太阳能电池的转换效率取决于材料的能带结构、电荷传输效率以及光吸收量等因素。
目前,太阳能电池的主要材料包括单晶硅、多晶硅、铠体硅、氨化铟镓锌和有机薄膜等。
其中,单晶硅是目前最为普及的材料,它的转换效率达到了20%以上,但制造成本较高;多晶硅制造成本较低,转换效率也较高,但是粗糙的表面会导致损失一定的光能;铠体硅则是一种新型材料,具有转换效率高、成本低、稳定性强等优势。
三、太阳能电池的应用领域太阳能电池是一种非常环保和可再生的能源,其应用领域非常广泛。
目前,太阳能电池的主要应用领域包括:家庭光伏发电、太阳能热水器、太阳能灯具、航空航天和卫星技术等。
太阳能电池技术发展与应用第一章:引言太阳能作为一种可再生能源,已经引起了越来越多人的关注。
在全球范围内,太阳能电池技术的发展和应用正在助力人类实现向可持续能源的转型。
本文将从技术的角度,查看太阳能电池技术的历史、种类、原理、优劣势和未来应用前景。
第二章:太阳能电池的种类太阳能电池根据材料的不同,被划分为不同的类型。
主要包括单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、有机电池和量子点敏化电池等:1. 单晶硅电池是太阳能电池的第一代产品,利用橡胶制成单晶硅晶体。
具有高效率、长寿命和稳定性好等优势。
2. 多晶硅电池是单晶硅电池的改进,具有更高的功率密度和更低的成本,适用于大规模生产。
3. 非晶硅电池采用非晶硅薄膜技术制成,能够实现局部光伏转换,适用于内部照明和小型电池应用。
4. 有机光伏器件使用聚合物材料,具有柔性、轻便、制造成本低等优势。
5. 量子点敏化电池由半导体纳米材料组成,具有抗腐蚀和通透性等特点。
第三章:太阳能电池的原理太阳能电池(PV)的工作原理基于光电效应,即将光能转换为电能。
当太阳光照射到太阳能电池上时,会激发原子中的电子和空穴相互作用,从而产生电流。
太阳能电池主要由P型半导体和N型半导体组成,两者之间形成PN结构。
光子经过P型半导体之后被吸收,产生负电荷(电子)和正电荷(空穴),从而形成电子和空穴组对。
电子和空穴互相扩散到PN结中,发生复合化反应,形成电场和电流。
第四章:太阳能电池的优劣势太阳能电池作为一种可再生能源,具有以下优势:1. 与化石燃料相比,太阳能电池不会造成污染,不会释放二氧化碳等危险物质。
2. 太阳能电池不会受自然灾害、战争以及供应和消费之间的关系的影响。
3. 太阳能电池可以在任何地方使用,不会受到区域和资源限制。
4. 太阳能电池具有可再生和清洁的优势,有利于促进社会可持续发展。
但是,太阳能电池也存在一些缺点:1. 太阳能电池的制造和安装成本较高。
2. 太阳能电池的功率产生受到气候和地理位置的限制,效率较低。
太阳能电池的发展及应用前景太阳能电池源于上世纪50年代,自从Sonarat研究小组成功地将硅太阳能电池带入市场以来,太阳能电池在能源市场的地位逐渐提高。
目前,太阳能发电系统已经成为独立发电系统中最有效的一种能源,成为人们绿色节能生活的主要选择之一。
本文将介绍太阳能电池的发展历程、技术发展以及应用前景。
第一部分:太阳能电池的发展历程有多种太阳能电池技术,例如硅太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等等。
其中,硅太阳能电池是应用最广泛的一种,占总太阳能发电系统容量的90%以上。
下面将对硅太阳能电池发展历程做一个简单的介绍。
早期的硅太阳能电池需要用到超高纯度的硅,这使得成本非常高昂。
1954年,Bell Labs科学家Calvin Fuller,Daryl Chapin和Gerald Pearson开发了一种新型的硅太阳能电池,这种电池的效率可达到6%。
1963年,Sharp公司首次将硅太阳能电池商业化,并且从1980年至今,太阳能板的效率不断提高。
近年来,学术界和工业界对新型太阳能电池进行多种尝试,其中最有前途的是钙钛矿电池。
这种新型太阳能电池的效率很高,同时制造成本也非常低。
此外,这种电池的制造过程也非常环保和简单。
目前,钙钛矿晶体太阳能电池在实验室中的效率已经超过了20%,并在未来可能成为批量生产的普及型产品。
第二部分:太阳能电池的技术发展正如先前所述,太阳能电池在过去几十年中经历了许多技术进步,使得太阳能电池系统的效率和稳定性得到了极大的提高。
第一个显著的改进是将双面太阳能板相互连接,以提高转化效率。
此外,太阳能电池板的厚度不断减少,以减少能量损失和制造成本。
同时,制造商们也在尝试用更便宜的材料进行制造。
这些工艺改进和技术创新都降低了太阳能电池系统成本,也提高了其效率和可靠性。
当前,太阳能电池的效率已经达到了22%左右,而钙钛矿电池的效率则已经达到了美妙的24%。
相比之下,20世纪50年代的第一代硅太阳能电池只有6%的效率。
新型太阳能电池的发展和应用太阳能电池在目前的能源转型中扮演着重要的角色,它是一种能够将太阳能转化为电能的设备。
在这个领域中,随着技术的不断发展,新型太阳能电池成为了一个十分热门的话题。
本文将探讨新型太阳能电池的发展和应用。
一、太阳能电池的基础原理在了解新型太阳能电池之前,我们需要先了解太阳能电池的基础原理。
太阳能电池是一种能够将太阳能转化为电能的设备,它是通过光电效应来实现这一过程。
太阳能电池的基本结构包括p型半导体层、n型半导体层和p-n结,当太阳光照射到p-n结上时,光能将被转化为电子能,电子会从n型半导体流向p型半导体,形成一个电流,这样就实现了将太阳能转化为电能的目的。
二、新型太阳能电池的发展随着能源环境的变化,太阳能电池的市场需求不断增加,各种新型太阳能电池的出现也逐渐成为了一个热门话题。
下面列举一些新型太阳能电池:1.多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的一种太阳能电池,具有高转化效率、寿命长等优点,可广泛应用于住宅、工业、商业等领域。
它的制作成本相对较低,但也受到了制作工艺和原材料的限制。
2.单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池的转化效率比多晶硅太阳能电池还要高,但代价是制作成本更高。
由于其良好的温度特性和稳定性,单晶硅太阳能电池在高温和恶劣条件下的性能表现更出色。
3.非晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池是一种薄膜太阳能电池,其制作成本相对较低,但转化效率比较低。
这种太阳能电池适合于在光照弱的地方使用,比如室内照明等。
4.有机太阳能电池有机太阳能电池是一种新型太阳能电池,是通过有机分子的光电转换实现的。
由于其制作成本低,可以印刷制作,因此在大规模生产上有很高的潜力。
但由于目前技术限制,转化效率还比较低。
三、新型太阳能电池的应用新型太阳能电池的出现,不仅给能源转型带来了新的机遇,也拓展了太阳能电池的应用场景。
1.建筑领域随着环保意识的增强,建筑领域对太阳能电池的需求不断增加。
新型太阳能电池的出现,使其在建筑领域的应用更加广泛,比如可以做成电池玻璃、电池瓦等等。
太阳能电池技术的发展及应用前景随着全球环保意识的提高及能源危机的威胁日益严峻,太阳能电池技术成为了替代传统化石能源的重要手段。
太阳能电池技术是目前最成熟的可再生能源之一,通过获取太阳光能,并将其转化为电能,从而为人类提供源源不断的清洁能源。
本文将从技术发展、应用前景等角度进行探讨,旨在展现太阳能电池技术的现状和未来发展趋势。
一、技术发展1.1 太阳能电池技术的起源和发展太阳能电池技术最早起源于19世纪初,随着科技的进步和能源危机的严重化,太阳能电池技术开始进行大规模的研究和开发。
20世纪50年代,太阳能电池技术开始向商业化、工业化的方向发展。
最早的太阳能电池由单晶硅制成,后来发展出了多晶硅和非晶硅太阳能电池。
同时,其他材料如硒化铜、碲化铟、硒化镉、铜铟镓硫化物等也纷纷被尝试作为太阳能电池的材料。
1.2 现代太阳能电池技术的发展现状现代太阳能电池技术中,硅太阳能电池占据主导地位。
从单晶硅、多晶硅、非晶硅,到薄膜太阳能电池,硅太阳能电池技术不断地进行着升级改进。
同时,在太阳能电池领域,有机-无机杂化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池等新型太阳能电池技术也得到了发展。
同时,人们也在研究和利用太阳光谱的不同波长,开发高效能量转换太阳能电池技术。
二、应用前景2.1 太阳能电池的应用领域太阳能电池技术得到广泛应用,不仅用于光伏发电,还可以用于太阳能电池板、太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能充电器、太阳能音响及水泵、太阳能空调、太阳能汽车等领域。
尤其是随着人们环保意识的不断提升及政策的扶持,太阳能电池在大型工业场所和家庭中的应用日益广泛。
2.2 太阳能电池的未来前景虽然,硅太阳能电池目前是主流技术,但其成本高、效率不高和对环境的污染问题亟待解决。
未来,太阳能电池领域将致力于提高太阳能电池的效率,降低其成本和环境污染,并开发更加环保、高效的太阳能电池技术。
此外,太阳能电池在大规模商业化应用中还需面对诸多挑战,如能源储存、电池寿命等方面。
太阳能电池技术的发展及其应用前景一、引言随着人口的增长和工业化的发展,能源需求不断增加,传统化石能源的资源日趋紧缺,不可持续性成为当今社会的一大难题。
因此,寻找替代化石能源的可再生能源早已成为全球共同的研究热点。
太阳能作为最为广泛存在的可再生能源之一,其应用前景备受关注。
本文将着重探讨太阳能电池技术的发展历程及其应用前景。
二、太阳能电池技术发展历程太阳能电池在无光条件下不会产生电,只有接受光照时才会产生电流。
太阳能电池在产生电流时产生的是直流电,不能直接供电,需要通过交流电转化器将其转化为交流电。
太阳能电池技术的发展历经了几十年的实践和探索,经历了多个阶段。
1.单晶硅太阳能电池技术单晶硅太阳能电池技术是太阳能电池技术的第一代技术,该技术的特点是效率高,其典型的PN结太阳能电池的效率可达到22%以上。
但由于单晶硅制造工艺复杂,生产成本较高,使得该技术仅可应用于某些特定领域。
2.多晶硅太阳能电池技术多晶硅太阳能电池技术是太阳能电池技术的第二代技术,该技术相对于单晶硅太阳能电池技术具有成本低、工艺简单、生产效率高等优点。
其典型的PN结太阳能电池的效率可达到18%以上。
3.薄膜太阳能电池技术薄膜太阳能电池技术是太阳能电池技术的第三代技术,该技术的特点是薄度、轻便、生产工艺简单、成本较低。
主要由硒化镉太阳能电池、硒化铜太阳能电池、CdTe太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池等组成,使用薄膜材料进行制成。
但薄膜太阳能电池技术的效率相对较低。
4.有机太阳能电池技术有机太阳能电池技术是太阳能电池技术的第四代技术,该技术以有机聚合物为基材,生产方法较为简便,具有轻薄、柔韧、成本低等优点,但其效率相对较低。
三、太阳能电池技术在能源领域的应用前景随着太阳能电池技术的不断发展,其在能源领域的应用前景越来越广泛。
以下是太阳能电池技术在几个领域的应用前景。
1.屋顶电池屋顶电池是一种常见的太阳能电池应用,在太阳能电池的表面覆盖一层PV电池板,将太阳能转化为电能,供电给建筑中的电器设备,主要应用于住宅和商业建筑中。
太阳能电池的发展历程及其应用前景随着全球能源危机的日趋严峻,新能源技术研究备受关注,其中太阳能电池作为一种可再生、清洁的能源逐渐成为关注的焦点。
本文将从太阳能电池的发展历程和应用前景两个方面进行深入探讨。
一、太阳能电池的发展历程太阳能电池是一种能够将太阳光转化为电能的器件。
早在1839年,法国物理学家贝克雷尔发现了光致电性效应,自此奠定了太阳电池的理论基础。
20世纪50年代,钙钛矿电池被发现,这是人类发明的第一种实用太阳能电池,使用最广泛的是硅基太阳能电池。
经过多年技术研究和发展,太阳能电池的效率和性能得到了极大的提高,已经成为目前最具有应用前景的新能源技术之一。
二、太阳能电池的应用前景随着能源问题的日趋紧迫,太阳能电池在国家及企业层面得到广泛应用。
太阳能电池的应用范围十分广泛,主要包括:1.家居电力供应:太阳能电池作为一种便捷、清洁、低噪音的独立供电系统,被广泛应用于家庭、商业及公共场所。
2.交通运输:太阳能电池可应用于道路交通设施、城市轨道交通、无人驾驶等领域。
3.通信电力设备:太阳能电池可为各种通信、传输与微电子设备提供稳定可靠的电力源。
4.能源储存系统:太阳能电池可以与储能系统结合,创造更大的经济效益。
总之,太阳能电池的应用前景十分广泛,可以为人类解决能源问题提供一条可行之路。
但是,也需要在政策、投资、技术等方面一直推动着太阳能电池技术的发展。
三、总结太阳能电池的发展历程可以追溯到两个世纪前,而其应用前景在当今已经深入到各个领域。
太阳能电池不仅为能源互补致力,同时也可以提高能源利用效率,降低资源浪费,对环境保护做出了积极的贡献。
应该加大研究投入,保护和开发太阳能电池技术,推动太阳能电池技术的应用发展,为人类未来的节能环保奠定基础。
太阳能电池技术的发展及应用近年来,随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高,太阳能发电逐渐成为一种重要的可再生能源,而太阳能电池技术的不断发展也为其应用提供了更加可靠和高效的支持。
本文将从太阳能电池技术的历史发展、现状和未来应用三个层面,对其发展及应用进行分析和探讨。
一、太阳能电池技术的历史发展太阳能电池技术的历史可以追溯到19世纪末期,那时科学家们开始注目太阳辐射对物质的电学特性影响,探究将太阳能转化为电能的可能。
1905年,爱因斯坦提出光电效应理论,随后,时任美国贝尔实验室的发明家东尼·伊格诺特斯基先生发现了硒元素对于光线的敏感度,并于1941年实现了第一块太阳能电池。
1954年,贝尔实验室的三位科学家正式制造出第一块高效率的硅基太阳能电池,太阳能电池技术迎来了重要的发展突破点。
二、太阳能电池技术的现状近年来,太阳能电池技术随着科技的不断进步和人们对清洁能源的不断追求,得到了快速发展。
现在主流太阳能电池技术有单晶硅、多晶硅、铜基电池、钙钛矿电池、有机太阳能电池等多种。
其中钙钛矿电池具有较高的光电转换效率、透明和弯曲性好等特点,正在成为目前的研究热点。
太阳能电池技术的现状可以从以下几个方面进行阐述:(1)高效率——目前,太阳能电池的转换效率已经超过了23%,单晶硅电池的效率更是达到了26%,远高于以前,这使得太阳能电池发电成本进一步降低,应用领域不断拓展。
(2)低成本——太阳能电池的成本随着制造大量的降低而持续降低。
制造成本的下降以及政府补贴的支持,让太阳能发电已经成为一个可行的替代能源。
(3)可靠性——太阳能电池可靠性高,有明显的抗灰尘、抗风沙、抗震动等优势。
许多太阳能电池组件在安装完毕后可正常使用超过25年。
(4)应用范围广——太阳能发电可以广泛应用于住宅、商业、工业和农业领域中,满足人们多种不同的需求。
三、太阳能电池技术的未来应用太阳能电池技术的未来应用前景广阔,可以通过以下几个方面展开探讨:(1)建筑应用——目前,太阳能电池已经得到了广泛的应用。
太阳能电池技术的进展与应用太阳能是人类最古老的能源来源之一,而太阳能电池则是将太阳能直接转化为电能的关键技术之一。
近年来,太阳能电池技术取得了长足进展,并在各个领域得到了广泛应用。
本文将重点探讨太阳能电池技术的发展和应用。
首先,我们来看一下太阳能电池技术的发展历程。
早在19世纪末,科学家们就开始研究光电效应,并取得了一些初步的成果。
然而,真正的太阳能电池的发展要追溯到20世纪50年代。
在那个时候,贝尔实验室的科学家发现,将硅等材料暴露在阳光下,可以产生电压。
这一发现成为现代太阳能电池技术的基础,也开创了太阳能电池的应用领域。
随着科技的发展,太阳能电池技术也不断取得突破。
最早的太阳能电池使用的是单晶硅材料,成本高昂,限制了其大规模应用。
随后,多晶硅太阳能电池的出现,大大降低了成本,并且提高了效率。
此外,薄膜太阳能电池、有机太阳能电池等新型太阳能电池也相继问世,进一步丰富了太阳能电池的种类。
太阳能电池技术的进展不仅在材料上取得了突破,也在电池的效率和稳定性上有了显著提高。
传统的硅太阳能电池的效率大约在15%~20%之间,而新型材料和结构的太阳能电池已经实现了更高的效率。
例如,最新的钙钛矿太阳能电池效率已经突破了25%,而且具有较好的稳定性和适应性。
太阳能电池技术的不断发展,也推动了太阳能的应用拓展。
最常见的太阳能应用是光伏发电,即将太阳能转化为电能。
目前,太阳能发电已经成为一种可靠的清洁能源,被广泛应用于家庭、建筑、工厂甚至车辆等领域。
太阳能还可以用于太阳能热水器、太阳能灯具等常见生活用途,减少了对化石燃料的依赖,降低了能源消耗的环境影响。
此外,太阳能还可以应用于遥感、导航、通信等领域,为卫星和无线设备提供稳定的电力供应。
除了传统的太阳能应用,太阳能电池技术还在新的领域有着广阔的发展前景。
例如,将太阳能电池与储能技术相结合,可以实现太阳能的持续供电。
太阳能电池也可以应用于智能家居系统,为智能设备提供电力支持。
新型太阳能电池的发展及应用近年来,随着环境保护意识的不断加强,人们对可再生能源的关注度越来越高。
而在可再生能源中,太阳能电池一直是备受关注的一种能源。
新型太阳能电池的发展与应用,成为了当今科技领域的重要研究方向。
一、新型太阳能电池的发展历程太阳能电池,又称光伏电池,是一种能够将太阳光转化为电能的设备。
早在十九世纪,就有科学家开始研究太阳能电池。
直到后来,材料科学和半导体技术的迅速发展,太阳能电池才走上了可实用化的道路。
上世纪六十年代,贝尔实验室发明了第一台高效的晶体硅太阳能电池。
但这种电池造价高,生产难度大,限制了普及。
直到七十年代,油价危机的爆发,促进了太阳能电池的发展和应用,基于硅材料构成的太阳能电池迎来了较大的发展,不断提高效率和降低成本。
二、新型太阳能电池的分类除了传统的硅基太阳能电池,还出现了其他新型太阳能电池:1、钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是一种新型的太阳能电池,主要是以钙钛矿晶体作为半导体材料。
这种电池具有光电转换效率高,成本低等优势。
同时,由于半透明钙钛矿制成的太阳能电池可以实现透明光电转换,因此可以用于建筑、汽车等领域。
2、有机太阳能电池有机太阳能电池主要是利用有机半导体材料进行光电转换的一种电池,具有制造工艺简单,成本低等优点。
但这种电池的转换效率相对较低,在运转过程中稳定性也不高。
3、柔性太阳能电池柔性太阳能电池采用柔性基板,与传统的硅太阳能电池相比较,柔性太阳能电池更加轻薄、可弯曲,容易安装和携带,具有更加广泛的应用前景。
三、新型太阳能电池的应用新型太阳能电池具有适用范围广、可持续性强等优点,应用潜力巨大。
以下是新型太阳能电池的一些应用领域:1、城市建筑利用透明的钙钛矿太阳能电池作为建筑幕墙,既可以保护建筑内部不受阳光直射和紫外线的影响,同时又可以将光能转化成电能,为建筑自身的能耗提供支持,更好的实现环保和节能。
2、交通领域太阳能电池可以应用于路灯、交通信号灯、汽车充电等方面,使其具备自动感应和夜间自供电等功能,实现了真正意义上的绿色交通。
太阳能电池技术的进步和应用随着科技不断发展和环保意识的提高,太阳能电池技术日益成熟,被广泛应用于生产和生活中。
在不断的研究和创新之下,太阳能电池的效率和稳定性得到了大幅提升,使得太阳能电池的应用范围不断拓展。
一、太阳能电池技术的发展太阳能电池是将太阳能转化为电能的一种装置,最早出现于19世纪初,历经百年的发展,目前太阳能电池已成为可再生能源领域中的重要部分。
太阳能电池技术经历了几个重要的发展阶段,第一个阶段是晶体硅太阳能电池,这种电池的制造原料是高纯度的硅,虽然有效转换率高,但成本和能源消耗较高;第二个阶段是薄膜太阳能电池,在硅片表面覆盖了一层薄膜,大大降低了成本;第三个阶段则是基于聚合物的有机太阳能电池,可以通过印刷等方式以低成本生产。
二、太阳能电池的应用在传统的工业和农业领域,太阳能电池主要是用于给远离电网的设施供电,例如在秦山核电站附近,太阳能电池板提供了圆顶顶上的照明设备的电力支持。
随着能源成本的不断提高,越来越多的人意识到太阳能电池的优势和潜力,因此太阳能电池在家庭、商业和工业上的应用越来越普遍。
1. 家庭应用随着天然气和电力的价格逐年上涨,越来越多的家庭开始安装太阳能电池系统,以此来获得更加经济和环保的能源。
太阳能电池可以安装在屋顶上,通过太阳辐射产生电能,为家庭提供照明和取暖,还可以将多余的电能储存起来,以备不时之需。
2. 商业应用太阳能电池的商业应用主要是在制造业、金融业和服务业中,用于为企业提供照明、空调和电力等能源支持。
例如,在现代农业领域中,太阳能电池经常用来提供温室的光照和加热,以获得更高的产量和质量。
3. 工业应用太阳能电池在工业领域的应用越来越广泛,例如在通信、交通和航空领域中,太阳能电池可以用于电子设备的充电和维持。
在一些地方,特别是很难到达的地方,例如海洋上,太阳能电池也可以用于给设备和船只提供能源支持。
三、太阳能电池未来的发展目前,太阳能电池仍有一些挑战,主要是成本和效率。
太阳能电池的技术进展和应用前景太阳能是人类非常重要的一种可再生能源,而太阳能电池则是利用太阳光转化为电能的一种工具。
近年来,众多实验室和企业不断进行太阳能电池技术的研究和改进,一些新材料、新方法和新结构的太阳能电池层出不穷,太阳能电池技术进展迅猛,受到了广泛的关注。
本文将探讨太阳能电池的技术进展和应用前景。
一、传统太阳能电池的升级改进传统太阳能电池采用的是硅材料及其衍生物,但是这种太阳能电池在功率密度等方面存在局限性。
近年来,人们尝试将太阳能电池从单结构转变为多结构,提升吸光率,降低光伏能量的反射和散射损失,使得太阳能电池的效率更高。
例如,钙钛矿太阳能电池采用的是具有金属性质子特征的介质,能接收更宽波段的太阳光谱,因此钙钛矿太阳能电池具有更高的效率。
配合层太阳能电池是新型的多结构太阳能电池,它能够将太阳光中的高能光子转化为电子,而低能光子则可以被太阳能电池转换为热能,从而大幅提高了太阳能电池的效率。
不仅如此,配合层太阳能电池还能够利用周边环境中的可见光等光谱范围,从而能够在户外光照不足的情况下发挥更大的作用。
二、新型太阳能电池技术1.铁基太阳能电池铁基太阳能电池是近年来出现的新型太阳能电池。
比传统太阳能电池更加高效的铁基太阳能电池采用的是由铁元素构建的材料,这种材料在光吸收和阳性缺口传输速率等方面表现更加优异。
铁基太阳能电池还具有优异的稳定性,能够在高温下长时间运行,这意味着铁基太阳能电池能够更好地适用于夏季高温环境中。
2.有机太阳能电池有机太阳能电池是采用有机材料制造的太阳能电池。
这种太阳能电池在制造上更加简单,工艺上存在更大的灵活性。
此外,有机太阳能电池还具有更广泛的适应性,可以采用半透明、柔性等多种形态进行制造。
目前,有机太阳能电池的效率已经超过了16%,比原本极高的5%效率翻了两倍。
同时,有机太阳能电池也比硅基太阳能电池更加环保和生态。
三、太阳能电池的应用前景太阳能电池的应用领域非常广泛,包括了家庭光伏系统、道路、火车站和其他城市基础设施等。
太阳能电池技术的发展与应用第一章:简介随着科技的飞速发展,太阳能电池技术在过去几十年中也取得了革命性的进步和发展。
今天,太阳能电池在全球范围内得到了广泛的应用,从家庭的小型电子设备到大型电力系统。
本文将介绍太阳能电池的发展历程以及目前的应用情况。
第二章:太阳能电池技术的发展太阳能电池是一种利用太阳辐射能够转化为电能的器件。
虽然最初的太阳能电池,是国际安全协会的发明者Russell Ohl于1940年发明的,但是太阳能电池的基本工作原理早在1800年左右就已经被发现。
在20世纪60年代,太阳能电池得到了显著的改进。
为了提高效率,人们使用了多晶硅制造太阳能电池。
到了20世纪70年代,大规模生产太阳能电池的技术得到了发展,并且太阳能电池的使用规模也得到了迅速提高。
在上世纪90年代,太阳能电池的实际效率提高到大约30%。
这使得太阳能电池成为了清洁可再生能源的主要来源之一。
随着技术的快速发展,太阳能电池的生产成本大幅度下降,同时电站的规模和产量也得到了大幅度提高。
第三章:太阳能电池的制造工艺现代太阳能电池的制造工艺可以分为以下几个步骤:1. 硅材料制备:太阳能电池的主要原料是硅,并且需要使用高质量的硅材料。
这种硅材料必须经过高温处理和化学清洗,以去除杂质和不纯物质。
2. 切割硅片:硅材料需要切割成薄片,通常是0.2毫米到0.4毫米,这些片称为硅片。
3. 化学蚀刻:这一步骤中,硅片经过化学蚀刻,以去除表面的氧化层等杂质,同时增加表面的光吸收能力。
4. 线路形成:这一步骤中,线路会被布置到硅片上,以使硅片能够产生电流和电压。
5. 封装太阳能电池:在封装太阳能电池中,线路被放置在玻璃或塑料表面上,以保护太阳能电池。
第四章:太阳能电池的应用太阳能电池的应用范围非常广泛,从很小的电子设备,如手表和手机,到大型的电力系统,如城市电网和建筑物。
以下是太阳能电池的一些主要应用领域:1. 家庭应用:如电烤箱、洗碗机、电视、洗衣机、灯具等。
太阳能电池的技术发展及应用太阳能电池是目前最为环保、最为高效的一种绿色能源,其技术一直在不断发展和改进,应用也越来越广泛。
对于推动我国可再生能源发展,促进国家节能减排,具有十分重要的意义。
本文将从太阳能电池的历史发展、技术原理、应用及前景等方面进行探讨。
历史发展早在1839年,法国科学家贝克勒尔就发现了太阳能电池效应,但一直未能实现应用。
20世纪50年代,瓦特发明了第一个具有实用性的太阳能电池,仅仅只有4%的转化效率。
此后,太阳能电池技术得以飞速发展。
20世纪70年代,随着日益加强的环保意识,太阳能电池开始得到广泛关注,尤其在应用于宇航领域中,成功地应用于阿波罗11号登月计划,并使得这次任务圆满完成。
80年代,太阳能电池已经开始被大面积应用于通讯、测量、导航、农业灌溉、车载电器、机器人等新兴领域。
技术原理太阳能电池是将太阳能光线直接转化为电能的装置。
它利用了半导体物理特性,使得在半导体中受光的电子能够跃迁到导带,并形成电荷。
通俗的说,太阳能电池的工作原理就类似于照相机,只不过后者是将光线转换成影像信号,而前者则是将光线转换成电能。
太阳能电池的核心是太阳能电池芯片,它是由两层不同掺杂电荷的半导体材料(通常是硅)组成,并且在这两层之间形成PN结。
中午阳光映照在太阳能电池的硅晶片上,电子通过PN结后进入电路,产生电流,这就是太阳能电池的发电原理。
在不断地研究和实践中,太阳能电池芯片不断进行优化和改进,使得其效率得以不断提高。
应用及前景随着逐渐逐渐成熟和完善的太阳能电池技术,其应用范围越来越广泛,并且产业不断壮大。
太阳能电池在国家发展战略中扮演着越来越重要的角色。
首先,在地面上,太阳能电池已经成功应用于电力领域中,既可用于居民家庭储能,又可以为城市电网制造新的绿色能源;其次,在农业领域,太阳能电池也得到了广泛应用,可用于提供动力,为相对无电区域的农民们提供基础能源;再者,在工业领域,太阳能电池可以应用于工地施工、仿生机器人和无人机等领域,为其提供必要的动力支持。
太阳能电池技术的研发与应用随着环境保护意识的日益提高,全球各国开始注重绿色环保技术的研发与推广。
作为一种清洁可再生能源,太阳能电池技术备受关注。
本文将从太阳能电池技术的基础、现状和未来发展进行探讨。
一、太阳能电池技术的基础太阳能电池是一种将太阳能直接转化为电能的设备。
太阳能电池是由半导体材料构建的,利用光照下光子与半导体材料原子核相互作用,产生电子,进而形成电场,最终将太阳能转换为电能。
太阳能电池的分类主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、染料敏化电池、有机太阳能电池等。
其中单晶硅电池和多晶硅电池是现在市场上主流的太阳能电池产品。
挑选半导体材料要满足其具有良好的光吸收能力、高电导率、足够强的光电转换效率等要求。
另外,太阳能电池的构造也至关重要,包括p-n结、异质结、太阳能电池阵列等。
太阳能电池技术的实现离不开一系列先进的加工和制备技术,比如多晶硅电池生长、太阳能电池制程、后工序等。
太阳能电池制备过程需要严格的材料控制和设备控制,对各环节的品质要求十分高。
二、太阳能电池技术的现状太阳能电池技术目前已经形成了一个庞大而完善的产业链。
由于世界各国对环境保护意识的提升,太阳能电池市场在全球范围内得到了巨大发展。
目前,太阳能电池技术在各个领域得到广泛应用,比如家庭用途、商业和工业用途、农业养殖用途等。
其中,屋顶太阳能光伏发电、太阳能热水器、太阳能灯等用途最为普及。
近年来,太阳能电池技术得到快速发展,关键在于研发出高效、低成本的太阳能电池产品。
太阳能电池的光电转换效率已经达到了20%以上,伴随着太阳能电池的科技攻关和生产技术的不断创新,太阳能电池的性能和稳定性也不断提升。
三、太阳能电池技术的未来发展太阳能电池技术的未来发展依然存在着巨大的潜力和挑战。
目前,太阳能电池技术主要的研究方向有以下几个方面:1、太阳能电池产品性能的提升。
针对高效、长寿命、低成本的太阳能电池的研究,以及太阳能电池的稳定性和可靠性的提高。
浅谈太阳能电池的基本原理与应用摘要: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。
为全面的了解太阳能电池的相关知识,本文通过查阅大量资料与新闻信息,综述太阳能电池的发展历程与当前应用情况。
重点研究太阳能电池的工作原理,基本结构,主要类型,发展现状及趋势。
关键词:太阳能电池;基本原理;材料; 晶体硅;薄膜太阳能电池;转换效率引言: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: ( 1) 硅太阳能电池; ( 2) 多元化合物薄膜太阳能电池; ( 3) 有机物太阳能电池; ( 4) 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定. 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. 本文简要地综述了太阳能电池的原理、种类及其研究现状, 并讨论了太阳能电池的发展趋势.1 基本原理太阳能(Solar Energy),一般是指太阳光的辐射能量。
太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。
太阳能发电一种新兴的可再生能源。
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。
1.1 半导体的简单介绍半导体材料指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料,这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度,电阻率下降。
半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。
锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。
除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。
在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素,导电性能具有可控性。
在光照和热辐射条件下,其导电性有明显的变化。
1.1.1关于半导体的基本概念共价键结构:相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,构成共价键。
自由电子的形成:在常温下,少数的价电子由于热运动获得足够的能量,挣脱共价键的束缚变成为自由电子。
空穴:价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。
载流子:运载电荷的粒子称为载流子,包括电子与空穴。
杂质半导体:通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,可得到杂质半导体。
P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半导体。
P型半导体的导电特性:它是靠空穴导电,掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。
N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,形成N型半导体。
N型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能也就越强。
1.2 P-N节的简单介绍P型半导体与N型半导体相互接触时,其交界区域称为PN结。
P区中的自由空穴和N区中的自由电子要向对方区域扩散,造成正负电荷在PN 结两侧的积累,形成电偶极层。
电偶极层中的电场方向正好阻止扩散的进行。
当由于载流子数密度不等引起的扩散作用与电偶层中电场的作用达到平衡时,P区和N区之间形成一定的电势差,称为接触电势差。
由于P 区中的空穴向N区扩散后与N区中的电子复合,而N区中的电子向P区扩散后与P 区中的空穴复合。
PN结的一重个要性质是受到光照后能产生电动势,称光生伏打效应,可利用来制造光电池。
1.3 光伏效应基本原理如图1所示,光生伏特效应”,简称“光伏效应”,英文名称:Photovoltaic effect。
指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。
它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。
有了电压,就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流的回路。
图1 光伏效应基本原理1.4 太阳能电池发电原理1.4.1 太阳能电池结构太阳能电池的外形及基本结构如图2所示,基本材料为P型单晶硅,厚度为0.3—0.5mm左右。
上表面为N+型区,构成一个PN +结。
顶区表面有栅状金属电极,硅片背面为金属底电极。
上下电极分别与N+区和P 区形成欧姆接触,整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
图2 太阳能电池基本结构1.4.2发电原理当入发射光照在电池表面时,光子穿过减反射膜进入硅中,能量大于硅禁带宽度的光子在N+区,PN+结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。
各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区,就对发光电压作出贡献。
光生电子留于N+区,光生空穴留于P区,在PN+结的两侧形成正负电荷的积累,产生光生电压,此为光生伏打效应。
当光伏电池两端接一负载后,光电池就从P区经负载流至N+区,负载中就有功率输出。
太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。
靠近顶区湿产生阳光电流对短波长的紫光(或紫外光)敏感,约占总光源电流的5-10%(随N+区厚度而变),PN+结空间电荷的光生电流对可见光敏感,约占5 %左右。
电池基体区域产生的光电流对红外光敏感,占80-90%,是光生电流的主要组成部分。
2太阳能电池的发展历程1839年,光生伏特效应第一次由法国物理学家A.E.Becquerel发现。
1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后,第一个太阳能电池在1954年诞生在贝尔实验室。
太阳能电池最早被应用于人造卫星的电力系统,以及尖端军事领域,到1970年代能源危机时,让世界各国察觉到能源开发的重要性。
1973年发生了石油危机,人们开始把太阳能电池的应用转移到一般的民生用途上。
在美国、日本和以色列等国家,已经大量使用太阳能装置,更朝商业化的目标前进。
在这些国家中,美国于1983年在加州建立世界上最大的太阳能电厂,它的发电量可以高达16百万瓦特。
南非、博茨瓦纳、纳米比亚和非洲南部的其他国家也设立专案,鼓励偏远的乡村地区安装低成本的太阳能电池发电系统。
3 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。
3.1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。
3.1.1单晶硅太阳能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。
3.1.2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。
3.2 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。
4 太阳能电池的发展现状及趋势4.1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# 一6 7 2 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。
4.2未来发展方向4.2.1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。
4.2.2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。