太阳电池研究进展及发展前景

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1、关于太阳能电池的研究进展及发展前景李XX（XX学院XX系XX省一XX市63XXXX）摘要：本文简述了各种太阳电池技术和发展概况和研究进展，其中晶硅太阳电池技术发展比较成熟。阐述了单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、硅薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳能电池及染料敏化太阳能电池技术的发展前景。关键词：太阳能；太阳能电池；太阳能前景；单晶硅；多晶硅；染料敏化引言：电池行业是21世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔。在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池，太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视。照射在地球上的太阳能

2、非常巨大，大约4◦分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年的能量消费。可以说，太阳能是真正取之不尽，用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为最理想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。我国太阳日照时数在2200h以上的地区约占全国土地面枳的2/3,太阳能理论储量达每年1700Gt标准煤

3、。据2007年《新能源产业振兴发展规划（草案）》数据显示，我国太阳能发电装机容量规模2011年达到2GW,到2020年将达到20GW,可见我国太阳能电池的发展将会有更广阔的前景。但要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低成本；二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。正文：1.太阳能电池技术的发展概况太ISII能电池技术的发展从1800年伯克莱氏发现光伏效应开始，然后1876年英国科学家亚当斯等对硒进行光伏效应研究，直到1954年美国贝尔实验室利用硅晶体材料研发出性能良好的太阳能电池，经过不断改良而成为现在

4、硅太阳能电池的原型。随着航天技术的发展.使太I;f1能电池的作用不可替代，太阳能电池成为太空飞行器中不可取代的重要部分。1958年3月发射的美国Vanguard1号上前次装设了太15｝丨能电池。1958年5月苏联发射的第3颗人造卫星.卜也开始装设太阳能电池。此后，几乎所有发射的人造天体上都装设太阳能电池。20世纪70年代初期H;现的“能源危机”，让人们开始认识到不能长期依靠传统能源。二J二是太阳能电池的应用己被提上了各国政府的议事同程。1990年以后，太阳能电池不断有新的结构与制造技术被研发出来。1.1太阳能电池的发电机理太陬I

5、能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：硅系材料（单品硅、多晶硅、非晶硅），化合物半导体（砷化镓、硒锱锕）等。它们的发电原理基本相同。此类太阳能电池的工作原理是基于P-N结的光生伏打效应：当N型半导体与P型半导体通过适当的方法组合到一起时，在二者的交界处就形成了P-N结。由多数载流子的扩散，形成了空问电荷区，并形成一个不断增强的从n型半导体指向P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向漂移。达到平衡后，扩散产生的电流和漂移产生的电流相等。如果光照在岬结上，而且光能大于岬结的禁带宽度，则

6、在岬结附近将产生电子-空穴对。由于内建电场的存在，产生的非平衡电子载流子将向空间电荷区两端漂移，j托生光牛电势，破坏了原来的平衡。如果将岬结和外电路相连，则电路中出现电流。由于材料的不同.电流的产生过程也会有所不同。目前无机半导体的理论研究比较成熟，有机半导体体系的电流产生过程仍有许多值得探讨的地方，是目前的研究热点。1.2太阳能电池材料太阳能光电材料是一类重要的半导体材料，具有半导体材料的性质。从原则上讲，所有的半导体材料都有光伏效应，都可以用二J二太

7、j

8、I能电池的基础材料。但是由于材料物理性质、提纯制备技术及成本等的限制，

9、真正实际应用于太阳能电池产业的半导体并不多。从1800年发现光伏效应至今，太阳能电池材料的发展历程可以分为以下三个阶段：第一代太阳能电池：包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从1954年，单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太I;fJ能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单品硅太辟J电池的效率达到了19.8%。第二代太阳能电池：第二代太阳电池是基于簿膜材料的太阳电池。簿膜技木

10、所需的材料较品体硅太阳电池少得多，且易于实现大i自i枳电池的生产，是一种有效降低成本的方法。薄膜电池丰要有非品硅簿膜电池、多晶硅簿膜电池、碲化鎘以及铜锢硒簿膜电池。南开大学于20世纪80年代末开始研究铜锢硒簿膜电池，目前在该研究领域处二J二国内领先、国际先进地位