太陽能電池發(fā)展歷史獨家收集整理.doc

太陽能電池的發(fā)展歷史太陽能光伏發(fā)電最核心的器件太陽電池。從1839年法國科學家E. Becquerel發(fā)現(xiàn)液體的光生伏特效應(yīng)（簡稱光伏現(xiàn)象）算起，太陽能電池已經(jīng)經(jīng)過了160多年的漫長的發(fā)展歷史。從總的發(fā)展來看，基礎(chǔ)研究和技術(shù)進步都起到了積極推進的作用。對太陽電池的實際應(yīng)用起到?jīng)Q定性作用的是美國貝爾實驗室三位科學家關(guān)于單晶硅太陽電池的研制成功，在太陽電池發(fā)展史上起到里程碑的作用。至今為止，太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)和機理沒有發(fā)生改變。太陽電池后來的發(fā)展主要是薄膜電池的研發(fā)，如非晶硅太陽電池、CIS太陽電池、CdTe太陽電池和納米燃料敏化太陽電池等，此外主要的是生產(chǎn)技術(shù)的進步，如絲網(wǎng)印刷、多晶硅太陽電池生產(chǎn)工藝的成功開發(fā)，特別是氮化硅薄膜的減反射和鈍化技術(shù)的建立以及生產(chǎn)工藝的高度自動化等。回顧歷史有利于了解光伏技術(shù)的發(fā)展歷程，按時間的發(fā)展順序，將于太陽電池發(fā)展有關(guān)的歷史事件匯總?cè)缦拢?893年法國實驗物理學家E.Becquerel發(fā)現(xiàn)液體的光生伏特效應(yīng)，簡稱為光伏效應(yīng)。1877年W.G.Adams和R.E.Day研究了硒（Se）的光伏效應(yīng)，并制作第一片硒太陽能電池。1883年美國發(fā)明家CharlesFritts描述了第一塊硒太陽能電池的原理。1904年Hallwachs發(fā)現(xiàn)銅與氧化亞銅（Cu/Cu2O）結(jié)合在一起具有光敏特性；德國物理學家愛因斯坦（AlbertEinstein）發(fā)表關(guān)于光電效應(yīng)的論文。1918年波蘭科學家Czochralski發(fā)展生長單晶硅的提拉法工藝。1921年德國物理學家愛因斯坦由于1904年提出的解釋光電效應(yīng)的理論獲得諾貝爾（Nobel）物理獎。1930年B.Lang研究氧化亞銅/銅太陽能電池，發(fā)表“新型光伏電池”論文；W.Schottky發(fā)表“新型氧化亞銅光電池”論文。1932年Audobert和Stora發(fā)現(xiàn)硫化鎘(CdS)的光伏現(xiàn)象。1933年L.O.Grondahl發(fā)表“銅-氧化亞銅整流器和光電池”論文.1951年生長p-n結(jié)，實現(xiàn)制備單晶鍺電池。1953年Wayne州立大學DanTrivich博士完成基于太陽光普的具有不同帶隙寬度的各類材料光電轉(zhuǎn)換效率的第一個理論計算。1954年RCA實驗室的P.Rappaport等報道硫化鎘的光伏現(xiàn)象，(RCA:RadioCorporationofAmerica,美國無線電公司)。貝爾(Bell)實驗室研究人員D.M.Chapin,C.S.Fuller和G.L.Pearson報道4.5%效率的單晶硅太陽能電池的發(fā)現(xiàn)，幾個月后效率達到6%。1955年西部電工（WesternElectric）開始出售硅光伏技術(shù)商業(yè)專利，在亞利桑那大學召開國際太陽能會議，Hoffman電子推出效率為2%的商業(yè)太陽能電池產(chǎn)品，電池為14mW/片，25美元/片，相當于1785USD/W。1956年P(guān).Pappaport,J.J.Loferski和E.G.Linder發(fā)表“鍺和硅p-n結(jié)電子電流效應(yīng)”的文章。1957年Hoffman電子的單晶硅電池效率達到8%；D.M.Chapin,C.S.Fuller和G.L.Pearson獲得“太陽能轉(zhuǎn)換器件”專利權(quán)。1958年美國信號部隊的T.Mandelkorn制成n/p型單晶硅光伏電池，這種電池抗輻射能力強，這對太空電池很重要；Hoffman電子的單晶硅電池效率達到9%；第一個光伏電池供電的衛(wèi)星先鋒1號發(fā)射，光伏電池100c，0.1W,為一備用的5mW話筒供電。1959年Hoffman電子實現(xiàn)可商業(yè)化單晶硅電池效率達到10%，并通過用網(wǎng)柵電極來顯著減少光伏電池串聯(lián)電阻；衛(wèi)星探險家6號發(fā)射，共用9600片太陽能電池列陣，每片2c，共20W。1960年Hoffman電子實現(xiàn)單晶硅電池效率達到14%。1962年第一個商業(yè)通訊衛(wèi)星Telstar發(fā)射，所用的太陽能電池功率14W。1962年第一個商業(yè)通訊衛(wèi)星Telstar發(fā)射，所用的太陽能電池功率14W。1962年第一個商業(yè)通訊衛(wèi)星Telstar發(fā)射，所用的太陽能電池功率14W。1963年Sharp公司成功生產(chǎn)光伏電池組件；日本在一個燈塔安裝242W光伏電池陣列，在當時是世界最大的光伏電池陣列。1964年宇宙飛船“光輪發(fā)射”，安裝470W的光伏陣列。1965年P(guān)eterGlaser和A.D.Little提出衛(wèi)星太陽能電站構(gòu)思。1966年帶有1000W光伏陣列大軌道天文觀察站發(fā)射。1972年法國人在尼日爾一鄉(xiāng)村學校安裝一個硫化鎘光伏系統(tǒng)，用于教育電視供電。1973年美國特拉華大學建成世界第一個光伏住宅。1974年日本推出光伏發(fā)電的“陽光計劃”；Tyco實驗室生長第一塊EFG晶體硅帶，25mm寬，457mm長(EFG:EdgedefinedFilmFed-Growth，定邊喂膜生長)。1977年世界光伏電池超過500KW；D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear的1975年控制p-n結(jié)的工作基礎(chǔ)上制成世界上第一個非晶硅(a-Si)太陽能電池。1979年世界太陽能電池安裝總量達到1MW。1980年ARCO太陽能公司是世界上第一個年產(chǎn)量達到1MW光伏電池生產(chǎn)廠家；三洋電氣公司利用非晶硅電池率先制成手持式袖珍計算器，接著完成了非晶硅組件批量生產(chǎn)并進行了戶外測試。1981年名為SolarChallenger的光伏動力飛機飛行成功。1982年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過9.3MW。1983年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過21.3MW；名為SolarTrek的1KW光伏動力汽車穿越澳大利亞，20天內(nèi)行程達到4000Km.1984年面積為929c的商品化非晶硅太陽能電池組件問世。1985年單晶硅太陽能電池售價10USD/W；澳大利亞新南威爾土大學MartinGreen研制單晶硅的太陽能電池效率達到20%。1986年6月，ARCOSolar發(fā)布G-4000世界首例商用薄膜電池“動力組件”。1987年11月，在3100Km穿越澳大利亞的PentaxWorldSolarChallengePV-動力汽車競賽上，GMSunraycer獲勝，平均時速約為71km/h。1990年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過46.5MW。1991年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過55.3MW；瑞士Gratzel教授研制的納米TiO2染料敏化太陽能電池效率達到7%。1992年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過57.9MW。1993年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過60.1MW。1994年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過69.4MW。1995年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過77.7MW；光伏電池安裝總量達到500MW。1996年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過88.6MW。1997年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過125.8MW。1998年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過151.7MW；多晶硅太陽能電池產(chǎn)量首次超過單晶硅太陽能電池。1999年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過201.3MW；美國NREL的M.A.Contreras等報道銅銦錫（CIS）太陽能電池效率達到18.8%；非晶硅太陽能電池占市場份額12.3%。2000年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過399MW；WuX.，DhereR.G.，AibinD.S.等報道碲化鎘（CdTe）太陽能電池效率達到16.4%；單晶硅太陽能電池售價約為3USD/W。2002年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過540MW；多晶硅太陽能電池售價約為2.2USD/W。2003年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過760MW；德國FraunhoferISE的LFC（Laserfired-contact）晶體硅太陽能電池效率達到20%。2004年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過1200MW；德國FraunhoferISE多晶硅太陽能電池效率達到20.3%；非晶硅太陽能電池占市場份額4.4%，降為1999年的1/3，CdTe占1.1%；而CIS占0.4%。2005年世界太陽能電池年產(chǎn)量1759MW。2006年世界太陽能電池年產(chǎn)量2500MW。2007年世界太陽能電池年產(chǎn)量4450MW。2008年世界太陽能電池年產(chǎn)量7900MW。2009年世界太陽能電池年產(chǎn)量10700MW。2010年世界太陽能電池年產(chǎn)量將達15200MW.我國太陽能發(fā)電發(fā)展歷史1958，我國研制出了首塊硅單晶1968年至1969年底，半導(dǎo)體所承擔了為“實踐1號衛(wèi)星”研制和生產(chǎn)硅太陽能電池板的任務(wù)。在研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，P+/N硅單片太陽電池在空間中運行時會遭遇電子輻射，造成電池衰減，使電池無法長時間在空間運行。1969年，半導(dǎo)體所停止了硅太陽電池研發(fā)，隨后，天津18所為東方紅二號、三號、四號系列地球同步軌道衛(wèi)星研制生產(chǎn)太陽電池陣。1975年寧波、開封先后成立太陽電池廠，電池制造工藝模仿早期生產(chǎn)空間電池的工藝，太陽能電池的應(yīng)用開始從空間降落到地面。1998年，我國政府開始關(guān)注太陽能發(fā)電，擬建第一套3MW多晶硅電池及應(yīng)用系統(tǒng)示范項目，這個消息讓現(xiàn)在的天威英利新能源有限公司的董事長苗連生看到了一線曙光。可是，當時太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景尚不明朗，加之受政策因素制約，令不少人對這一新能源項目望而卻步。在合作伙伴退出的情況下，苗連生毅然逆勢而上，爭取到了這個項目的批復(fù)，成為中國太陽能產(chǎn)業(yè)第一個“吃螃蟹”的人。2001年，無錫尚德建立10MWp(兆瓦)太陽電池生產(chǎn)線獲得成功，2002年9月，尚德第一條10MW太陽電池生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，產(chǎn)能相當于此前四年全國太陽電池產(chǎn)量的總和，一舉將我國與國際光伏產(chǎn)業(yè)的差距縮短了15年。2003到2005年，在歐洲特別是德國市場拉動下，尚德和保定英利持續(xù)擴產(chǎn)，其他多家企業(yè)紛紛建立太陽電池生產(chǎn)線，使我國太陽電池的生產(chǎn)迅速增長。2004年，洛陽單晶硅廠與中國有色設(shè)計總院共同組建的中硅高科自主研發(fā)出了12對棒節(jié)能型多晶硅還原爐，以此為基礎(chǔ)，2005年，國內(nèi)第一個300噸多晶硅生產(chǎn)項目建成投產(chǎn)，從而拉開了中國多晶硅大發(fā)展的序幕。2007，我國成為生產(chǎn)太陽電池最多的國家，產(chǎn)量從2006年的400MW一躍達到1088MW。2008年，我國太陽電池產(chǎn)量達到2600MW。2009年，我國太陽電池產(chǎn)量達到4000MW。表1：20002009年全球太陽能電池產(chǎn)量變化情況（單位；MW）年份2000200120022003200420052006200720082009美國74.97100.3120103.2140154202266.1432600日本128.6172.4251363.9160283392892013001800世界其他20.0222.94573.889102314663.1668500歐洲60.6673.9135193.35314470