关于太阳电池发展现状及其前景的探讨

1、2021/2/11 结结 语语 太阳能电池的发展历程概述太阳能电池的发展历程概述 太阳能电池的发展前景太阳能电池的发展前景 各类太阳能电池的发展现状各类太阳能电池的发展现状 太阳能电池的原理太阳能电池的原理 2021/2/11 所谓太阳能电池是指所谓太阳能电池是指 由光电效应或光化学由光电效应或光化学 效应直接把光能转化效应直接把光能转化 为电能的装置。为电能的装置。 2021/2/11 2021/2/114 - + 空间电荷区空间电荷区 内建电场内建电场 E N P 太阳光照在半导体太阳光照在半导体P-N结上结上,形成新的空穴形成新的空穴-电子对电子对,在在 P-N结电场的作用下结电场的作用

2、下,空穴由空穴由N区流向区流向P区，电子由区，电子由P区流区流 向向N区，接通电路后就形成了电流，这就是光电效应太阳区，接通电路后就形成了电流，这就是光电效应太阳 能电池的工作原理能电池的工作原理 . 2021/2/11 优点优点: 清洁性清洁性 广泛性广泛性 系统维护简单系统维护简单 太阳能电池的特点太阳能电池的特点 缺点缺点: 稀薄性稀薄性 间歇性间歇性 2021/2/11 1、1954年，第一块单晶硅电池在美国贝尔研究所试制年，第一块单晶硅电池在美国贝尔研究所试制 成功，次年便被用作电信装置的电源。成功，次年便被用作电信装置的电源。 2、1958年又被美国首次应用于年又被美国首次应用于“

3、先锋一号先锋一号”人造卫星。人造卫星。 3、1973年的能源危机，大大加速了地面太阳能电池的年的能源危机，大大加速了地面太阳能电池的 发展。发展。 4、1985年后，随着热氧化层钝化技术和吸杂技术的应年后，随着热氧化层钝化技术和吸杂技术的应 用，电池效率得到很大的提高。用，电池效率得到很大的提高。 从开发速度、技术成熟性和应用领域来看，从开发速度、技术成熟性和应用领域来看，光伏技术光伏技术 （太阳能电池）已是开发新能源中的佼佼者。（太阳能电池）已是开发新能源中的佼佼者。 2021/2/11 太阳能电池的应用太阳能电池的应用 2021/2/11 2021/2/119我国也试制成功了太阳能汽我国也

4、试制成功了太阳能汽 车车“太阳号太阳号” 2021/2/1110 2021/2/11 新型的新型的PS20太阳能塔太阳能塔 镜板镜板 2021/2/1112 2021/2/1113 2021/2/11 多晶硅薄膜太阳能电池多晶硅薄膜太阳能电池非晶硅薄太阳能能电池非晶硅薄太阳能能电池 多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池 2021/2/1115 2021/2/1116 2021/2/1117 2021/2/1118 2021/2/1119 小型太阳能电 池板 2021/2/11 太阳能电池类型（按材料分）太阳能电池类型（按材料分） 化合物薄膜化合物薄膜 太阳能电池太阳能电池 聚合物太

5、阳聚合物太阳 能电池能电池 硅系太阳硅系太阳 能电池能电池 染料敏化太染料敏化太 阳能电池阳能电池 2021/2/11 硅系太阳能电池硅系太阳能电池 非晶硅薄膜非晶硅薄膜 太阳能电池太阳能电池 成本低成本低 工艺复杂工艺复杂 且尚未成熟且尚未成熟 材料清洁材料清洁 电池的稳定性不高电池的稳定性不高 单晶硅单晶硅 太阳能电池太阳能电池 成本高成本高 技术成熟技术成熟 工艺繁琐工艺繁琐 效率最高效率最高 28.6% 材料清洁材料清洁 电池的稳定性很高电池的稳定性很高电池的稳定性很高电池的稳定性很高 1234 多晶硅多晶硅 太阳能电池太阳能电池 多晶硅薄膜多晶硅薄膜 太阳能电池太阳能电池 电池的稳定

6、性较高电池的稳定性较高 电池的稳定性高电池的稳定性高 效率较高效率较高 19.8% 成本较高成本较高 工艺工艺 较单晶硅简单较单晶硅简单 成本低成本低 工艺复工艺复 杂且尚未成熟杂且尚未成熟 材料清洁材料清洁 材料清洁材料清洁 效率较高效率较高 19.0% 效率高效率高 21.0% 2021/2/11 碲化镉 砷化镓 其材料为无机盐，主其材料为无机盐，主 要有砷化镓、碲化镉要有砷化镓、碲化镉 、铜铟硒。它价格低、铜铟硒。它价格低 廉、性能良好和工艺廉、性能良好和工艺 简单，但其所用的材简单，但其所用的材 料大多有剧毒，且有料大多有剧毒，且有 的是稀有元素，使发的是稀有元素，使发 展受到很大限制

7、。展受到很大限制。 铜铟硒 2021/2/11 具有分子结构自行设计合成、易具有分子结构自行设计合成、易 加工、柔韧性好、毒性小、成本低等加工、柔韧性好、毒性小、成本低等 特点特点,对大规模利用太阳能,提供廉价电 能具有重要意义。 未来的研究方向未来的研究方向:提高材料的导电提高材料的导电 率率,提高成膜技术、器件制作工艺水平提高成膜技术、器件制作工艺水平 和开发新型的材料等。和开发新型的材料等。 2021/2/11 特点：特点： 成本低廉，工艺简成本低廉，工艺简 单，性能稳定，光单，性能稳定，光 电效率较高。电效率较高。 改进方向：改进方向： 新型、合适敏化剂新型、合适敏化剂 的探索及制备工

8、艺的探索及制备工艺 的改进与薄膜化的的改进与薄膜化的 研究。研究。 2021/2/11 Table 较高 原材料镉有 剧毒 效率较高 成本较低易 于规模生产 碲化镉 一般清洁效率一般聚合物多层修饰电极性电池 较高清洁效率较高 材料成本低工艺 复杂且尚未成熟 多晶硅薄膜 高 原材料家有 剧毒 效率最高 材料成本低工艺 复杂 砷化镓 多元化合物 薄膜太阳能 电池 OXOX 稳定性不高清洁效率一般 材料成本低工艺 复杂且尚未成熟 非晶硅薄膜 高清洁效率较高 成本较高工艺 较单晶硅简单 多晶硅 硅系太阳能 电池 很高清洁 效率最高技 术成熟 工艺繁琐成 本高 单晶硅 电池的稳定 性 材料的清洁 性 光

9、电转换效 率 材料和成本材料 太阳能电池 类型 太阳能电池 类型 铜铟硒效率较高 效率低 较高 寿命短 原材料来源 比较有限 材料成本低 工艺复杂 污染性低 清洁 染料敏化纳米晶化学太阳能 电池 材料成本低工艺 复杂且很不成熟 2021/2/11 Hot Tip 整体趋势整体趋势:提高转换效率提高转换效率 降低成本降低成本 研究方向研究方向: :（1 1）并联叠层电池）并联叠层电池 （2 2）杂质的光伏响应）杂质的光伏响应 （3 3）量子阱和超晶格）量子阱和超晶格 （4 4）杂质能级和能量联电池）杂质能级和能量联电池 美国能源部认为太阳能成本将在美国能源部认为太阳能成本将在1010年内降至年内

10、降至 常规电力的水平常规电力的水平 2021/2/11 Hot Tip 成本低廉成本低廉 作为建筑的镶嵌板作为建筑的镶嵌板 最接近大规模产业化最接近大规模产业化 一一 主要几类太阳能电池的发展趋势主要几类太阳能电池的发展趋势 1 1、薄膜太阳能电池、薄膜太阳能电池 v20132013年以后薄膜太阳能电池成为主流年以后薄膜太阳能电池成为主流 v20152015年年, ,薄膜太阳能电池的份额将增长至太阳能薄膜太阳能电池的份额将增长至太阳能 发电系统市场的发电系统市场的3535 优势优势: : 2021/2/11 Hot Tip 2 2、染料敏化太阳能电池、染料敏化太阳能电池 效率已能稳定在效率已能

11、稳定在10%以上以上 寿命能达寿命能达1520年年 成本仅为硅太阳能电池的成本仅为硅太阳能电池的1/101/5 3 3、有机材料的太阳能电池、有机材料的太阳能电池 更有利于环保更有利于环保, ,在低功率发电系统方面前景比较可观在低功率发电系统方面前景比较可观 4 4、硅太阳能电池、硅太阳能电池 高性价比高性价比 应用前景巨大应用前景巨大 2021/2/11 Hot Tip 二二 太阳能电池市场发展前景太阳能电池市场发展前景 太阳能发电推广相当迫切太阳能发电推广相当迫切,市场潜力十分巨大市场潜力十分巨大 1994-2004年年10年里增长了年里增长了17倍倍 到到2050年年,可再生能源将占总一次能源的可再生能源将占总一次能源的54%,其中太阳其中太阳 能的比例约能的比例约13%15%; 到到2100年，可再生能源将占年，可再生能源将占86%，太阳能占，太阳能占67%。 引自（引自（温丽姿温丽姿, 赵永新赵永新. 人民日报人民日报, 2005-01-20(16). ） 2021/2/11 Hot Tip 三三 未来太阳能技术利用未来太阳能技术利用 热转化为电流的太阳能电池热转化为电流的太阳能电池 可涂刷的太阳能电池可涂刷的太阳能电池（硅墨水硅墨水 ） 有机太阳能集光器有机太阳能集光器 空间太阳能发电站空间太阳能发电站 太阳能道路太阳能道路 2021/2/11 空