太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì)課件

光電池版權(quán)所有，1997(c)DaleCarnegie&Associates,Inc.一.光電池（太陽(yáng)能電池）發(fā)展背景1.發(fā)展背景2.歷史二.原理、結(jié)構(gòu)、種類三.特性四.電源用光電池一.光電池（太陽(yáng)能電池）發(fā)展背景

一.光電池（太陽(yáng)能電池）發(fā)展背景

應(yīng)用范圍1966年（昭和41年）昭和３８年以降、毎年海上保安庁に燈臺(tái)燈標(biāo)、ブイ用として納入しているのを始め、建設(shè)省、気象庁、電力會(huì)社など全國(guó)約１００カ所に設(shè)置している長(zhǎng)崎県御神島に當(dāng)時(shí)世界最大の２２５Ｗの燈臺(tái)用太陽(yáng)電池を設(shè)置太陽(yáng)電池利用の光電置時(shí)計(jì)（セイコー）を発売1967年（昭和42年）シャープは宇宙用太陽(yáng)電池の開(kāi)発に著手1970年（昭和45年）宇宙用太陽(yáng)電池の生産開(kāi)始1971年（昭和46年）國(guó)産科學(xué)衛(wèi)星第１號(hào)「しんせい」に日本電気製の太陽(yáng)電池第１號(hào)を搭載1972年（昭和47年）宇宙開(kāi)発事業(yè)団の認(rèn)定になる1973年（昭和48年）第１次石油ショック1976年（昭和51年）米ＲＣＡ社カールソン博士がアモルファス太陽(yáng)電池を提案２／２９宇宙開(kāi)発事業(yè)団が打ち上げた我が國(guó)初の実用衛(wèi)星『うめ』にシャープの宇宙用太陽(yáng)電池を搭載（うめ用の太陽(yáng)電池は１９７４年に生産開(kāi)始）1977年（昭和52年）米ＲＣＡ社カールソン博士が変換効率５.５％のアモルファスシリコン太陽(yáng)電池を開(kāi)発1979年（昭和54年）アモルファス太陽(yáng)電池の研究開(kāi)発に著手宇宙用太陽(yáng)電池アレーの研究開(kāi)始1980年（昭和55年）シャープ、単結(jié)晶太陽(yáng)電池付き電卓を発売1983年（昭和58年）電卓用アモルファス太陽(yáng)電池の量産開(kāi)始ステンレス薄板を基板として、ロールトゥロール方式による２層積層型の太陽(yáng)電池を生産1986年（昭和61年）タイ國(guó)ＯＤＡ太陽(yáng)電池発電所（３基１５０ＫＷ）を設(shè)置。発展途上國(guó)において太陽(yáng)電池発電システムが有効であることが実証された1992年（平成4年）國(guó)際通信衛(wèi)星インテルサット１血號(hào)系に搭載決定量産可能なモデルで世界最高の変換効率２２.０％を達(dá)成海上保安庁向電源システム累計(jì)で５２３ケ所の燈臺(tái)、燈浮標(biāo)に設(shè)置単結(jié)晶変換効率：２２.０％（世界最高）（'９２年）多結(jié)晶変換効率：１７.１％（世界最高）（'９２年）アモルファス変換効率：１１.５％（'８８年）1994年（平成6年）バイパスダイオード付き住宅用太陽(yáng)電池（系統(tǒng)連攜）を商品化通産省より住宅用太陽(yáng)電池の補(bǔ)助金交付される日本電子部品信頼センターより太陽(yáng)電池モジュールの製造業(yè)者認(rèn)定（ＩＳＯ９００１）を取得した太陽(yáng)電池システム設(shè)置累計(jì)（１２月現(xiàn)在）衛(wèi)星：５６基（國(guó)內(nèi)衛(wèi)星３４機(jī)、海外衛(wèi)星２２機(jī)）燈臺(tái)：６０８ケ所自50年代研制成第一塊實(shí)用的硅太陽(yáng)電池、60年代太陽(yáng)電池進(jìn)入空間應(yīng)用、70年代進(jìn)入了地面應(yīng)用，太陽(yáng)能光電技術(shù)已歷經(jīng)了半個(gè)世紀(jì)。發(fā)展到今天，世界太陽(yáng)電池組件的年產(chǎn)量達(dá)200MWP以上，已投入應(yīng)用的各種太陽(yáng)能光電系統(tǒng)的累計(jì)容量已超過(guò)1100Wp。

這些年來(lái)在太陽(yáng)電池及其組件的制造枝術(shù)方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前占主流的太陽(yáng)電池是硅太陽(yáng)電池，它又分單品硅人陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)電池（總稱晶體硅太陽(yáng)電池）和非晶硅太陽(yáng)電池。此外，還有CaAs太陽(yáng)電池、CdTe太陽(yáng)電池和CuInSe2（CIS）太陽(yáng)電池等。

在新型電池方面，瑞＋MichelGraetzel博士發(fā)明了有機(jī)納米晶太陽(yáng)電池。這種電池由于具有潛在的高效低造價(jià)前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，就現(xiàn)有的研究趨向來(lái)看，光電界的主要興趣仍集中在晶體硅薄膜太陽(yáng)電池的研究上，并已取得了不同程度的進(jìn)展。1995毛澳大利亞太平洋能源公共場(chǎng)所司宣稱已研制成一種晶體硅薄膜太陽(yáng)電池，擬在7年時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，建立20MWp生產(chǎn)線，屆時(shí)電池成本將降到1澳元/Wp以下。

太陽(yáng)能光電技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)方面，在歷經(jīng)了交通信號(hào)、通信、管網(wǎng)保護(hù)和邊遠(yuǎn)無(wú)電、缺電地區(qū)的居民家庭供電等方面的特殊場(chǎng)合應(yīng)用以后，現(xiàn)在正在邁向較向較大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。一方面，兆瓦級(jí)陽(yáng)光電站不斷出現(xiàn)，在已建成兆瓦級(jí)電站中，最大的已達(dá)到6．5MWp（美國(guó)加州）。目前正在建造陽(yáng)光電站規(guī)模達(dá)到50MWp（希臘克里特島），而準(zhǔn)備建造的更大的陽(yáng)光電站規(guī)模將達(dá)到100MWp（美國(guó)）；另1990年德國(guó)政府率先推出“一千屋頂計(jì)劃”，至1997年已完成近萬(wàn)套屋頂系統(tǒng)，每套容量1~5KWp，累計(jì)安裝量已達(dá)33MWp。1998年德國(guó)政府進(jìn)一步提出了10萬(wàn)套屋頂計(jì)劃，今年將完成0。6萬(wàn)套。日本政府1994年開(kāi)始實(shí)施“朝陽(yáng)七年計(jì)劃”，到2000年將安裝16.2萬(wàn)戶屋頂系統(tǒng)，總?cè)萘窟_(dá)185MWp，1997年又再次宣布實(shí)施“七萬(wàn)屋頂計(jì)劃”，每套容量擴(kuò)大4KWp，總?cè)萘繛?80MWp。意大利1998年也開(kāi)始實(shí)行“全國(guó)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，將于2002年完成，總投入5500億里拉，總?cè)萘?0MWp。甚至印度也于1997年12月宣布在2002年前推廣150萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng)。

在這類系統(tǒng)中，最典型的是1997所6月美國(guó)總統(tǒng)克林頓宣布的美國(guó)“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，按照這一計(jì)劃，到2010年美國(guó)將安裝101.4萬(wàn)套太陽(yáng)能住宅和建筑光電系統(tǒng)，總安裝量將達(dá)到3025MWp。屆時(shí)每年CO2排放量將減少351萬(wàn)噸，其二、國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光電技術(shù)的發(fā)展情況

我國(guó)的太陽(yáng)能允電技術(shù)自70年代以來(lái)也有相應(yīng)的發(fā)展。現(xiàn)有主要生產(chǎn)廠有六家：寧波太陽(yáng)能電源廠、云南半導(dǎo)體器件廠，秦皇島華美光電設(shè)備總公司、哈爾濱一克羅拉太陽(yáng)能電力公司，深圳字康電子有限公司。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的太陽(yáng)電池組件年銷售量為2．5一3．0MW。，單晶硅太陽(yáng)電池的效率已達(dá)到12％一14％，實(shí)驗(yàn)室效率最高為20人草結(jié)非晶硅電池的穩(wěn)定效率為5.0%~5．5%，實(shí)驗(yàn)室最高效率為8.35%(南開(kāi)大學(xué)），單晶硅太陽(yáng)電池組件制造成本為30～35元／WP，市場(chǎng)售價(jià)42叫元／WP；單結(jié)非晶硅太陽(yáng)電池組件的原材料成本約為3元川。，售價(jià)為為24元／兒。歷年來(lái)太陽(yáng)能光電系統(tǒng)的總安裝容量在10MW。多數(shù)用于交通信號(hào)、通信和陰極保護(hù)等方面，約占60％以上，其余用于我國(guó)西部和西北部陽(yáng)光資源比較豐富的迫遠(yuǎn)地區(qū)，如新疆、青海、甘肅、西藏和內(nèi)蒙古等省區(qū)供居民家庭用電。這些家用小系統(tǒng)的功率多在50W以下。估計(jì)己有10萬(wàn)套以上。現(xiàn)有最大的陽(yáng)光電站容量為100kWp（西藏安多）。并網(wǎng)屋頂光電系統(tǒng)也已起步，在深圳和北京分別安裝了17kWp和7kWp.

我國(guó)有960萬(wàn)km2白土地，其中有2／3地區(qū)年日照時(shí)數(shù)在2200h以上，具有豐富的陽(yáng)光資源，我國(guó)有12．5億人口，其中還有近0．6億人生活在無(wú)電地區(qū)。目前我國(guó)的年消費(fèi)量約為15億噸標(biāo)煤，其中煤炭占75%以上,由于燃煤造成的煙塵排放量和CO2排放量均在2000萬(wàn)噸左右。至2020年，預(yù)測(cè)我國(guó)能源的年需求量將達(dá)到30~40億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，環(huán)保問(wèn)題比較突出。因此，無(wú)論從當(dāng)前來(lái)看，還是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看在我國(guó)都存在著巨大的太陽(yáng)能光電市場(chǎng)。

二.原理、結(jié)構(gòu)、種類二.原理、結(jié)構(gòu)、種類2.結(jié)構(gòu)N襯底上擴(kuò)散P層為2CR型P襯底上擴(kuò)散N層為2DR內(nèi)阻低，通常＜1k,PD約為幾百k電極為梳狀，以減少?gòu)?fù)合光敏面較大，一般5×5mm以上三.特性四.電源用光電池1.必要性、可能性能源有限污染各國(guó)在計(jì)劃發(fā)展2.問(wèn)題四.電源用光電池

3.設(shè)計(jì)舉例5V,50mA微機(jī)供電，裝置170mA用NiCd蓄電池：容量4000mAh,3個(gè)并聯(lián)為一組，兩組串聯(lián)?？?cè)萘?2000mAh，電壓2.4V，