關(guān)于太陽(yáng)電池發(fā)展現(xiàn)狀及其前景的探討

1、2021/2/11 結(jié)結(jié) 語(yǔ)語(yǔ) 太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程概述太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程概述 太陽(yáng)能電池的發(fā)展前景太陽(yáng)能電池的發(fā)展前景 各類太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀各類太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀 太陽(yáng)能電池的原理太陽(yáng)能電池的原理 2021/2/11 所謂太陽(yáng)能電池是指所謂太陽(yáng)能電池是指 由光電效應(yīng)或光化學(xué)由光電效應(yīng)或光化學(xué) 效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化 為電能的裝置。為電能的裝置。 2021/2/11 2021/2/114 - + 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 內(nèi)建電場(chǎng)內(nèi)建電場(chǎng) E N P 太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上結(jié)上,形成新的空穴形成新的空穴-電子對(duì)電子對(duì),在在 P-N結(jié)電場(chǎng)的作用下結(jié)電場(chǎng)的作用

2、下,空穴由空穴由N區(qū)流向區(qū)流向P區(qū)，電子由區(qū)，電子由P區(qū)流區(qū)流 向向N區(qū)，接通電路后就形成了電流，這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)區(qū)，接通電路后就形成了電流，這就是光電效應(yīng)太陽(yáng) 能電池的工作原理能電池的工作原理 . 2021/2/11 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 清潔性清潔性 廣泛性廣泛性 系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單 太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)太陽(yáng)能電池的特點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn): 稀薄性稀薄性 間歇性間歇性 2021/2/11 1、1954年，第一塊單晶硅電池在美國(guó)貝爾研究所試制年，第一塊單晶硅電池在美國(guó)貝爾研究所試制 成功，次年便被用作電信裝置的電源。成功，次年便被用作電信裝置的電源。 2、1958年又被美國(guó)首次應(yīng)用于年又被美國(guó)首次應(yīng)用于“

3、先鋒一號(hào)先鋒一號(hào)”人造衛(wèi)星。人造衛(wèi)星。 3、1973年的能源危機(jī)，大大加速了地面太陽(yáng)能電池的年的能源危機(jī)，大大加速了地面太陽(yáng)能電池的 發(fā)展。發(fā)展。 4、1985年后，隨著熱氧化層鈍化技術(shù)和吸雜技術(shù)的應(yīng)年后，隨著熱氧化層鈍化技術(shù)和吸雜技術(shù)的應(yīng) 用，電池效率得到很大的提高。用，電池效率得到很大的提高。 從開(kāi)發(fā)速度、技術(shù)成熟性和應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，從開(kāi)發(fā)速度、技術(shù)成熟性和應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，光伏技術(shù)光伏技術(shù) （太陽(yáng)能電池）已是開(kāi)發(fā)新能源中的佼佼者。（太陽(yáng)能電池）已是開(kāi)發(fā)新能源中的佼佼者。 2021/2/11 太陽(yáng)能電池的應(yīng)用太陽(yáng)能電池的應(yīng)用 2021/2/11 2021/2/119我國(guó)也試制成功了太陽(yáng)能汽我國(guó)也

4、試制成功了太陽(yáng)能汽 車車“太陽(yáng)號(hào)太陽(yáng)號(hào)” 2021/2/1110 2021/2/11 新型的新型的PS20太陽(yáng)能塔太陽(yáng)能塔 鏡板鏡板 2021/2/1112 2021/2/1113 2021/2/11 多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池非晶硅薄太陽(yáng)能能電池非晶硅薄太陽(yáng)能能電池 多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池 2021/2/1115 2021/2/1116 2021/2/1117 2021/2/1118 2021/2/1119 小型太陽(yáng)能電 池板 2021/2/11 太陽(yáng)能電池類型（按材料分）太陽(yáng)能電池類型（按材料分） 化合物薄膜化合物薄膜 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 聚合物太

5、陽(yáng)聚合物太陽(yáng) 能電池能電池 硅系太陽(yáng)硅系太陽(yáng) 能電池能電池 染料敏化太染料敏化太 陽(yáng)能電池陽(yáng)能電池 2021/2/11 硅系太陽(yáng)能電池硅系太陽(yáng)能電池 非晶硅薄膜非晶硅薄膜 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 成本低成本低 工藝復(fù)雜工藝復(fù)雜 且尚未成熟且尚未成熟 材料清潔材料清潔 電池的穩(wěn)定性不高電池的穩(wěn)定性不高 單晶硅單晶硅 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 成本高成本高 技術(shù)成熟技術(shù)成熟 工藝繁瑣工藝繁瑣 效率最高效率最高 28.6% 材料清潔材料清潔 電池的穩(wěn)定性很高電池的穩(wěn)定性很高電池的穩(wěn)定性很高電池的穩(wěn)定性很高 1234 多晶硅多晶硅 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 多晶硅薄膜多晶硅薄膜 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 電池的穩(wěn)定

6、性較高電池的穩(wěn)定性較高 電池的穩(wěn)定性高電池的穩(wěn)定性高 效率較高效率較高 19.8% 成本較高成本較高 工藝工藝 較單晶硅簡(jiǎn)單較單晶硅簡(jiǎn)單 成本低成本低 工藝復(fù)工藝復(fù) 雜且尚未成熟雜且尚未成熟 材料清潔材料清潔 材料清潔材料清潔 效率較高效率較高 19.0% 效率高效率高 21.0% 2021/2/11 碲化鎘 砷化鎵 其材料為無(wú)機(jī)鹽，主其材料為無(wú)機(jī)鹽，主 要有砷化鎵、碲化鎘要有砷化鎵、碲化鎘 、銅銦硒。它價(jià)格低、銅銦硒。它價(jià)格低 廉、性能良好和工藝廉、性能良好和工藝 簡(jiǎn)單，但其所用的材簡(jiǎn)單，但其所用的材 料大多有劇毒，且有料大多有劇毒，且有 的是稀有元素，使發(fā)的是稀有元素，使發(fā) 展受到很大限制

7、。展受到很大限制。 銅銦硒 2021/2/11 具有分子結(jié)構(gòu)自行設(shè)計(jì)合成、易具有分子結(jié)構(gòu)自行設(shè)計(jì)合成、易 加工、柔韌性好、毒性小、成本低等加工、柔韌性好、毒性小、成本低等 特點(diǎn)特點(diǎn),對(duì)大規(guī)模利用太陽(yáng)能,提供廉價(jià)電 能具有重要意義。 未來(lái)的研究方向未來(lái)的研究方向:提高材料的導(dǎo)電提高材料的導(dǎo)電 率率,提高成膜技術(shù)、器件制作工藝水平提高成膜技術(shù)、器件制作工藝水平 和開(kāi)發(fā)新型的材料等。和開(kāi)發(fā)新型的材料等。 2021/2/11 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 成本低廉，工藝簡(jiǎn)成本低廉，工藝簡(jiǎn) 單，性能穩(wěn)定，光單，性能穩(wěn)定，光 電效率較高。電效率較高。 改進(jìn)方向：改進(jìn)方向： 新型、合適敏化劑新型、合適敏化劑 的探索及制備工

8、藝的探索及制備工藝 的改進(jìn)與薄膜化的的改進(jìn)與薄膜化的 研究。研究。 2021/2/11 Table 較高 原材料鎘有 劇毒 效率較高 成本較低易 于規(guī)模生產(chǎn) 碲化鎘 一般清潔效率一般聚合物多層修飾電極性電池 較高清潔效率較高 材料成本低工藝 復(fù)雜且尚未成熟 多晶硅薄膜 高 原材料家有 劇毒 效率最高 材料成本低工藝 復(fù)雜 砷化鎵 多元化合物 薄膜太陽(yáng)能 電池 OXOX 穩(wěn)定性不高清潔效率一般 材料成本低工藝 復(fù)雜且尚未成熟 非晶硅薄膜 高清潔效率較高 成本較高工藝 較單晶硅簡(jiǎn)單 多晶硅 硅系太陽(yáng)能 電池 很高清潔 效率最高技 術(shù)成熟 工藝繁瑣成 本高 單晶硅 電池的穩(wěn)定 性 材料的清潔 性 光

9、電轉(zhuǎn)換效 率 材料和成本材料 太陽(yáng)能電池 類型 太陽(yáng)能電池 類型 銅銦硒效率較高 效率低 較高 壽命短 原材料來(lái)源 比較有限 材料成本低 工藝復(fù)雜 污染性低 清潔 染料敏化納米晶化學(xué)太陽(yáng)能 電池 材料成本低工藝 復(fù)雜且很不成熟 2021/2/11 Hot Tip 整體趨勢(shì)整體趨勢(shì):提高轉(zhuǎn)換效率提高轉(zhuǎn)換效率 降低成本降低成本 研究方向研究方向: :（1 1）并聯(lián)疊層電池）并聯(lián)疊層電池 （2 2）雜質(zhì)的光伏響應(yīng)）雜質(zhì)的光伏響應(yīng) （3 3）量子阱和超晶格）量子阱和超晶格 （4 4）雜質(zhì)能級(jí)和能量聯(lián)電池）雜質(zhì)能級(jí)和能量聯(lián)電池 美國(guó)能源部認(rèn)為太陽(yáng)能成本將在美國(guó)能源部認(rèn)為太陽(yáng)能成本將在1010年內(nèi)降至年內(nèi)

10、降至 常規(guī)電力的水平常規(guī)電力的水平 2021/2/11 Hot Tip 成本低廉成本低廉 作為建筑的鑲嵌板作為建筑的鑲嵌板 最接近大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化最接近大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化 一一 主要幾類太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì)主要幾類太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì) 1 1、薄膜太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池 v20132013年以后薄膜太陽(yáng)能電池成為主流年以后薄膜太陽(yáng)能電池成為主流 v20152015年年, ,薄膜太陽(yáng)能電池的份額將增長(zhǎng)至太陽(yáng)能薄膜太陽(yáng)能電池的份額將增長(zhǎng)至太陽(yáng)能 發(fā)電系統(tǒng)市場(chǎng)的發(fā)電系統(tǒng)市場(chǎng)的3535 優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì): : 2021/2/11 Hot Tip 2 2、染料敏化太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池 效率已能穩(wěn)定在效率已能

11、穩(wěn)定在10%以上以上 壽命能達(dá)壽命能達(dá)1520年年 成本僅為硅太陽(yáng)能電池的成本僅為硅太陽(yáng)能電池的1/101/5 3 3、有機(jī)材料的太陽(yáng)能電池、有機(jī)材料的太陽(yáng)能電池 更有利于環(huán)保更有利于環(huán)保, ,在低功率發(fā)電系統(tǒng)方面前景比較可觀在低功率發(fā)電系統(tǒng)方面前景比較可觀 4 4、硅太陽(yáng)能電池、硅太陽(yáng)能電池 高性價(jià)比高性價(jià)比 應(yīng)用前景巨大應(yīng)用前景巨大 2021/2/11 Hot Tip 二二 太陽(yáng)能電池市場(chǎng)發(fā)展前景太陽(yáng)能電池市場(chǎng)發(fā)展前景 太陽(yáng)能發(fā)電推廣相當(dāng)迫切太陽(yáng)能發(fā)電推廣相當(dāng)迫切,市場(chǎng)潛力十分巨大市場(chǎng)潛力十分巨大 1994-2004年年10年里增長(zhǎng)了年里增長(zhǎng)了17倍倍 到到2050年年,可再生能源將占總一次能源的可再生能源將占總一次能源的54%,其中太陽(yáng)其中太陽(yáng) 能的比例約能的比例約13%15%; 到到2100年，可再生能源將占年，可再生能源將占86%，太陽(yáng)能占，太陽(yáng)能占67%。 引自（引自（溫麗姿溫麗姿, 趙永新趙永新. 人民日?qǐng)?bào)人民日?qǐng)?bào), 2005-01-20(16). ） 2021/2/11 Hot Tip 三三 未來(lái)太陽(yáng)能技術(shù)利用未來(lái)太陽(yáng)能技術(shù)利用 熱轉(zhuǎn)化為電流的太陽(yáng)能電池?zé)徂D(zhuǎn)化為電流的太陽(yáng)能電池 可涂刷的太陽(yáng)能電池可涂刷的太陽(yáng)能電池（硅墨水硅墨水 ） 有機(jī)太陽(yáng)能集光器有機(jī)太陽(yáng)能集光器 空間太陽(yáng)能發(fā)電站空間太陽(yáng)能發(fā)電站 太陽(yáng)能道路太陽(yáng)能道路 2021/2/11 空