太陽能電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1、151010制作人 ： 周浪學(xué)號(hào)：201307060037太陽能電池的 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀151010當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國(guó)家開始實(shí)行“陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。背景151010基本原理 定義： 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置 。 所以太陽能電池的基本原理就是： 光電直接轉(zhuǎn)化 光電效應(yīng) 光-熱-電轉(zhuǎn)化 光化學(xué)效應(yīng)太陽能電池的材料

2、主要材料半導(dǎo)體 單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs有機(jī)半導(dǎo)體表面涂層 金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物電極 金屬導(dǎo)體封裝 玻璃、有機(jī)玻璃對(duì)材料的基本要求能充分利用太陽能輻射，即半導(dǎo)體的禁帶不能太寬；有較高的光電轉(zhuǎn)換效率；材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染；材料便于工業(yè)化生產(chǎn)，材料的性能穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)。151010發(fā)展歷史1839年,光生伏特效應(yīng)第一次由法國(guó)物理學(xué)家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn)； 1883年第一塊太陽能電池Charles Fritts制備成功 ；1946年Russell Ohl申請(qǐng)了現(xiàn)太陽電池的制造專利；1510101954年，第一個(gè)太陽能電池誕生在美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室；1960年代，美國(guó)的人造衛(wèi)星開始使用

3、太陽能電池作為能量來源；1973年，太陽能電池的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到一般民生用途上。自1954發(fā)明太陽能電池至今，目前已經(jīng)進(jìn)入第三代發(fā)展期第一代的太陽能電池為晶圓技術(shù)；第二代的太陽能電池為薄膜技術(shù)；第三代太陽能電池包含所有正在創(chuàng)新、啟蒙中的新型太陽能光電技術(shù)。151010發(fā)展現(xiàn)狀全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)在1994-2004年里增長(zhǎng)了17倍,近5年平均年增長(zhǎng)率超過50%。目前，太陽能電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，歐洲和日本領(lǐng)先的格局已被打破。盡管主要的銷售市場(chǎng)在歐洲，但太陽能電池的生產(chǎn)重鎮(zhèn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到亞洲。自2007年，中國(guó)內(nèi)地和中國(guó)臺(tái)灣分別成為太陽能電池世界第一和 四大生產(chǎn)地。現(xiàn)階段，中國(guó)內(nèi)地和中國(guó)臺(tái)灣太陽能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)能

4、夠占到全球產(chǎn)量的60%左右 。 現(xiàn)階段以光電效應(yīng)工作的薄膜式（硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形）太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。 根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。 2007年各類太陽能電池比重硅太陽能電池 薄膜太陽能電池由于具有大面積沉淀、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有較大的成本下降潛力的優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展前景非常看好，成為近階段發(fā)展研究的重點(diǎn)。以硅片為載體的光伏電池制造技術(shù)，其理論

5、極限效率為29%，按目前技術(shù)路線，提升效率的難度已經(jīng)非常大。 目前，國(guó)際光伏巨頭們大都放緩了晶體硅太陽能電池產(chǎn)能的擴(kuò)張，轉(zhuǎn)而加強(qiáng)了對(duì)低成本非晶硅、碲化鎘、銅銦硒等薄膜電池以及柔性電池、高效-族電池的投入,并規(guī)劃了雄心勃勃擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。如： 全球排名第一的Q-Cells公司雖然晶體硅產(chǎn)能巨大，但早已全線推進(jìn)現(xiàn)有商業(yè)化薄膜電池技術(shù)，對(duì)非晶硅、碲化鎘、銅銦硒等薄膜電池均有投入，并初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 全球領(lǐng)導(dǎo)大廠Sharp公司更是果斷放棄了多年國(guó)際太陽能產(chǎn)業(yè)NO1的地位，停止了晶體硅電池的擴(kuò)產(chǎn)，轉(zhuǎn)而大力發(fā)展非晶硅薄膜太陽電池，計(jì)劃2010年薄膜電池投產(chǎn)1GW，2012年達(dá)到6GW。151010中國(guó)太陽能電池

6、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段 ： 第一階段為1984年以后的研究開發(fā)時(shí)期 ； 第二階段是2001年以后的產(chǎn)業(yè)形成時(shí)期； 第三階段是2005年至今的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時(shí)期。1510101尚德Suntech（全球領(lǐng)先的太陽能公司，晶硅太陽電池高科技企業(yè)，無錫尚德太陽能公司）2Q-Cells（全球太陽能電池業(yè)龍頭，行業(yè)標(biāo)志性品牌，德國(guó)太陽能電池最大生產(chǎn)商）3夏普SHARP（世界500強(qiáng)企業(yè)，大型的綜合性電子信息公司，夏普商貿(mào)（中國(guó)）有限公司）4英利Yingli（太陽能電池品牌，領(lǐng)先的一體化光伏產(chǎn)品制造商，英利綠色能源控股有限公司）5京瓷KYOCERA（于1959年日本，十大太陽能電池品牌，大型的跨國(guó)生產(chǎn)企

7、業(yè)，京瓷株式會(huì)社）6三洋SANYO（于1947年日本，財(cái)富世界500強(qiáng)，太陽能電池品牌，三洋電機(jī)（中國(guó)）有限公司）7三菱MITSUBISHI（始于1875年日本，世界500強(qiáng)，十大太陽能電池品牌，三菱電機(jī)（中國(guó)）有限公司）8晶澳JA（十大太陽能電池品牌，美國(guó)納斯達(dá)克證券交易所上市公司，晶澳太陽能有限公司）9天合光能Trina Solar（十大太陽能電池品牌，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的先鋒，常州天合光能有限公司）10CSI阿特斯（加拿大太陽能公司在華獨(dú)資公司，CSI阿特斯太陽能光電（蘇州）有限公司）2010年我國(guó)太陽能電池品牌排行榜 151010應(yīng)用前景我國(guó)特別適合太陽電池應(yīng)用的領(lǐng)域和場(chǎng)合：太陽能發(fā)電站建

8、筑物太陽能電池幕墻和生態(tài)屋頂城市太陽能路燈和公交站牌照明西北沙漠地區(qū)的綠化灌溉電力太陽能電池發(fā)展瓶頸 效率低 目前市場(chǎng)上大量產(chǎn)的單晶與多晶硅的太陽電池平均效率約在15%上下，也就是說，這樣的太陽電池只能將入射太陽光能轉(zhuǎn)換成15%可用電能，其余的85%都浪費(fèi)成無用的熱能。所以嚴(yán)格地說，現(xiàn)今太陽電池，也是某種型式的“浪費(fèi)能源” 成本過高 目前,太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是在目前階段，它的成本還很高，發(fā)出1kW電需要投資上萬美元，因此大規(guī)模使用仍然受

9、到經(jīng)濟(jì)上的限制。 如何解決CIGS薄膜太陽能電池 近年來，以Cu In Se為吸收層的薄膜太陽能電池以其高效、低成本、性能穩(wěn)定備受關(guān)注。 注：Cu In Se是-族直接帶隙化合物半導(dǎo)體材料,其結(jié)構(gòu)為黃銅礦型結(jié)構(gòu). 染料敏化薄膜太陽能電池(DSC) 原材料廉價(jià)(主要半導(dǎo)體材料納米SiO2含量豐富); 制作工藝簡(jiǎn)單(大面積絲網(wǎng)印刷技術(shù)和簡(jiǎn)單的浸泡方法)設(shè)備投入少; 有穩(wěn)定的性能. 這種太陽能電池利用紫外光發(fā)電,可見光照樣通過,而且對(duì)紅外光通過電壓控制,在某一波長(zhǎng)上幾乎能100%反射.這樣將其用于窗戶玻璃時(shí),就可能既保證了作為照明的可見光,而在夏天反射作為熱源的紅外光,在冬天卻引入室內(nèi)獲得暖房的效果.這樣來說,可以說100%利用了太陽能. 其他新型太陽能電池 如: 新型透明太陽能