太阳能光电转换

应用：构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和 地面。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。
二、太阳能电池分类
（2）多晶硅太阳能电池 优点：制作工艺与单晶硅太阳电池差不多。制作成本 比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，总 的生产成本较低，得到大量发展。 缺点：光电转换效率约17％左右，较低。使用寿命也 要比单晶硅太阳能电池短。
CIS：铜铟硒 CIGS：铜铟镓硒 CdTe：碲化镉 GaAs：砷化镓
各种太阳能电池特性对比
太阳能光电转换两大核心技术，一是半导体转换，包括单晶 硅、多晶硅、非晶硅三种，他们占了94%的市场；二是多种合 金薄膜涂层技术，包括CIGS（铜铟硒化镓），碲化镉（CdTe） 半导体晶体，占6%市场份额。实验室转化效率上，单晶硅 24.5%，多晶硅20%，CIGS（铜铟硒化镓）19%，碲化镉 （CdTe）16%，非晶硅13%。
多晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材 料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳能 电池生产总成本中己超二分之一。
二、太阳能电池分类
（3）非晶硅薄膜太阳能电池 优点：制作方法与单晶硅和多晶硅太阳电池完全不
同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低， 成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产。
2.3 太阳能光电转换
太阳能的光电转换：是指太阳的辐射能光子通 过半导体物质转变为电能的过程，称为光伏效 应。
太阳能电池：利用这种效应制成的一种发电器 件，也叫光伏电池。
2.3.1 太阳能电池
太 阳 能 电 池 片
一、太阳电池工作原理
原理——光生伏特效应 实质——光能转换成电能
光生伏特效应
两类电池主要差异：晶体硅电池光转换率高（15-17%），但 是生产成本高，原料不易取得。
合金薄膜电池生产成本低，但光转换率低下（13-14%）。
太阳能光伏发电系统成本中，电池片成本约占总成本70％。
三、太阳电池应用
应用
➢ 通信卫星供电、太阳能庭院灯、太阳能用户 发电系统、光伏水泵、通信电源、石油输油 管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡 化系统 、城镇中路标、高速公路路标；
在弱光条件也能发电，有极大的潜力。 缺点：光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10 ％左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率 衰减，直接影响了它的实际应用。 如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题， 那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发 展产品之一。
二、太阳能电池分类
2．多元化合物薄膜太阳能电池
一、太阳电池工作原理
另外，硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光， 不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反 射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5％甚至更 小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是 人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使 用，形成有比较大输出功率的太阳能光电板。
材料：无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、碲化 镉及铜铟硒薄膜电池等。
砷化镓（GaAs）化合物电池：转换效率可达28%。 GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的 吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高 效单结电池。 但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大 程度上限制了用GaAs电池的普及。
多晶硅 晶锭 晶片 太阳能电池 太阳能电池板 应用
二、太阳能电池分类
太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：晶硅太阳 能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、新型太阳能电 池等。
二、太阳能电池分类
1.晶硅太阳能电池 晶硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太
阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 （1）单晶硅太阳能电池 优点：光电转换效率19%左右，最高的达到24％，是目 前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的技术， 也最为成熟。制作工艺一般采用钢化玻璃以及防水树脂 进行封装，坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可 达25年。 缺点：制作成本很大，还不能被大量普遍地使用。
引言
早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel） 就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间 产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特 效应”，简称“光伏效应”。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔 实验室首次制成了光电转换效率为4.5%的单晶 硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的 实用光伏发电技术。
太阳光照在半导体PN 结上，形成新的空穴电子对，在PN结电场 的作用下，空穴由N区 流向P区，电子由P区 流向N区，接通电路后
就形成电流。这就是
光生伏特效应太阳能 电池的工作原理。
一、太阳电池工作原理
ຫໍສະໝຸດ Baidu
P区 N区
由于半导体不是电的良 导体，电子在通过PN结 后如果在半导体中流动， 电阻非常大，损耗也就 非常大。但如果在上层 全部涂上金属，阳光就 不能通过，电流就不能 产生，因此一般用金属 网格覆盖PN结，以增加 入射光的面积。
➢ 发达国家光伏发电并入城市用电系统； ➢ 太阳电池与建筑一体化 。
二、太阳能电池分类
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池：效率比非晶硅薄膜 太阳能电池效率高，成本比单晶硅电池低，并且也易 于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重 的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替 代产品。
CIS 铜铟硒薄膜电池：适合光电转换，不存在光致 衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、 性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能 电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由 于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发 展又必然受到限制。
二、太阳能电池分类
3．新型太阳能电池 以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电
池制作的研究方向。 原理：利用聚合物的不同氧化还原电势，在导电材
料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机P－N结 的单向导电装置。
由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛， 成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价 电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的 研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都 不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具 有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。