太阳电池的发展现状与前景展望课件

太阳电池的发展现状与前景展望

沈辉中山大学太阳能系统研究所电力电子及控制技术研究所shenhui1956@163.com

太阳电池的发展现状与前景展望

沈辉主要内容

太阳电池的发展历史太阳电池的基本理论晶体硅太阳电池的制备工艺薄膜太阳电池的技术发展2008年世界光伏产业发展回顾欧洲主要国家的光伏并网价格光伏与建筑结合的发展现状与趋势太阳电池发展未来结论与展望主要内容

太阳电池的发展历史太阳电池的发展历史1839年法国实验物理学家亚利山大·柏克勒尔(AlexanderE.Becquerel1820-1891）首次在稀释的酸液体中发现光伏效应,即观察到插在电解液中两电极间的电压随光照强度变化的现象。（AlexanderE.Becquerel是HenriA.Becquerel(1852-1908)的祖父。HenriA.Becquerel由于发现放射性于1903年与居里夫妇一起共同获得诺贝尔物理奖，他的名字被用作放射性的单位）1877W.G.Adams和R.E.Day研究了硒(Se)的光伏效应；1883美国发明家CharlesFritts描述了第一片硒太阳电池的原理；1889？弗里兹(CharlesFritts)发明半导体硒太阳电池,光电转换效率仅为1%,主要用于光电探测等;1905德国物理学家爱因斯坦（AlbertEinstein）发表关于光电效应的论文；1918波兰科学家Czochralski发展生长单晶硅的提拉法工艺；1921德国物理学家爱因斯坦由于1904年提出的解释光电效应的理论获得诺贝尔（Nobel）物理奖；太阳电池的发展历史1839年法国实验物理学家亚利山大·柏克勒太阳电池的发展历史1930B.Lang研究氧化亚铜/铜(Cu/Cu2O)太阳电池，发表“新型光伏电池”论文；W.Schottky发表“新型氧化亚铜(Cu2O)光电池”论文；1932Audobert和Stora发现硫化镉(CdS)的光伏现象；1933L.O.Grondahl发表“铜-氧化亚铜(Cu-Cu2O)整流器和光电池”论文；1949年W.Shockley,J.Bardeen,W.H.Brattain发明晶体管,给出了p-n结物理解释,从此，半导体器件时代开始；1951生长p-n结，实现制备单晶锗电池；1953Wayne州立大学DanTrivich博士完成基于太阳光谱的具有不同带隙宽度的各类材料光电转换效率的第一个理论计算；1954RCA实验室的P.Rappaport等报道硫化镉(CdS)的光伏现象；(RCA:RadioCorporationofAmerica,美国无线电公司)；太阳电池的发展历史1930B.Lang研究氧化亚铜/铜太阳电池的发展历史1954年美国贝尔(Bell)实验室研究人员D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson报道4.5%效率的第一个实用的单晶硅p-n结太阳电池的发现，几个月后效率达到6%，几年后达到10%;1954年雷诺慈发现CdS具有光伏效应,1960年采用蒸镀法制得CdS太阳电池,效率为3.5%,1964年美国将效率提高4-6%,欧洲提高到9%;1955西部电工(WesternElectric)开始出售硅光伏技术商业专利；在亚利桑那大学召开国际太阳能会议，Hoffman电子推出效率为2%的商业太阳电池产品，电池为14毫瓦/片，25美元/片，相当于1785USD/W；1956P.Pappaport,J.J.Loferski和E.G.Linder发表“锗和硅p-n结电子电流效应”的文章；1957Hoffman电子的单晶硅电池效率达到8%；D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson获得“太阳能转换器件”专利权；太阳电池的发展历史1954年美国贝尔(Bell)实验室太阳电池的发展历史1958美国信号部队的T.Mandelkorn制成n/p型单晶硅光伏电池，这种电池抗辐射能力强，这对太空电池很重要；Hoffman电子的单晶硅电池效率达到9%；第一个光伏电池供电的卫星先锋1号发射，光伏电池100平方厘米，0.1W，为一备用的5毫瓦的话筒供电；1958年开始,单晶硅太阳电池在人造卫星\宇宙飞船\航天飞机等空间飞行器作为供电电源的应用,推动了太阳电池的发展,形成小型产业规模,单晶硅太阳电池市场价格1W-100USD;1959Hoffman电子实现可商业化单晶硅电池效率达到10%，并通过用网栅电极来显著减少光伏电池串联电阻；卫星探险家6号发射，共用9600片电池列阵，每片2平方厘米,共约20W；1960Hoffman电子实现单晶硅电池效率达到14%；1962第一个商业通讯卫星Telstar发射，所用的太阳电池功率14W；1963Sharp公司成功生产光伏电池组件；日本在一个灯塔安装242W光伏电池列阵，在当时是世界最大的光伏电池列阵；1964宇宙飞船“光轮发射”，安装470W的光伏列阵；1965PeterGlaser和A.D.Little提出卫星太阳能电站构思；太阳电池的发展历史1958美国信号部队的T.Mandel太阳电池的发展历史1966带有1000W光伏列阵大轨道天文观察站发射；1971年斯皮尔等人(W.E.Spear)采用辉光放电法分解硅烷(SiH4)制得氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)，1975首次成功实现对a-Si:H的掺杂，获得n型和p型材料，为器件制造打下了基础；1972法国人在尼日尔一乡村学校安装一个硫化镉光伏系统，用于教育电视供电；1973美国特拉华大学建成世界第一个光伏住宅；1973世界发生石油危机，唤起人们对可再生能源的兴趣,特别是在地面上大面积使用太阳电池供电,受到各国政府高度重视;1974日本推出光伏发电的“阳光计划”；Tyco实验室生长第一块EFG晶体硅带，25mm宽，457mm长（EFG：EdgedefinedFilmFed-Growth,定边喂膜生长）；1977世界光伏电池超过500KW；D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear的1975年控制p-n结的工作基础上制成世界上第一个非晶硅（a-Si）太阳电池；1977年D.L.Staebler和C.R.Wronski在a-Si:H样品中发现，随光照其光电导和暗电导都显著减少，在150℃退火后又复原，这现象称为S-W效应，目前机理尚不清楚；1979世界太阳电池安装总量达到1MW；1980ARCO太阳能公司是世界上第一个年产量达到1MW光伏电池生产厂家；三洋电气公司利用非晶硅电池率先制成手持式袖珍计算器，接着完成了a-Si组件批量生产并进行了户外测试；1980年开始,人们注重研究高效率太阳电池,以降低生产成本;1981名为SolarChallenger的光伏动力飞机飞行成功；太阳电池的发展历史1966带有1000W光伏列阵大轨道天太阳电池的发展历史1983世界太阳电池年产量超过21.3MW；名为SolarTrek的1kW光伏动力汽车穿越澳大利亚，20天内行程达到4000公里；1984面积为1平方英尺（929cm2）的商品化非晶硅太阳电池组件问世；1985,单晶硅太阳电池用于地面供电电源,

太阳电池售价1W-10USD,2000年,1W-2.5USD,2010年美国目标:1W-1USD;澳大利亚新南威尔士大学MartinGreen研制单晶硅的太阳电池效率达到20%；19866月，ARCOSolar发布G-4000—世界首例商用薄膜电池“动力组件”；198711月，在3100公里穿越澳大利亚的PentaxWorldSolarChallengePV-动力汽车竞赛上，GMSunraycer获胜，平均时速约为71km/h；1991世界太阳电池年产量超过55.3MW；瑞士Grätzel教授研制的纳米TiO2染料敏化太阳电池(GraezelCell)效率达到7%;1995年纳米TiO2染料敏化电池转换效率达到10%;太阳电池的发展历史1983世界太阳电池年产量超过21.3太阳电池的发展历史1995世界太阳电池年产量超过77.7MW；光伏电池安装总量达到500MW；1998世界太阳电池年产量超过151.7MW；多晶浇铸硅太阳电池产量首次超过单晶硅；

1999世界太阳电池年产量超过201.3MW；美国NREL的M.A.Contreras等报道铜铟锡（CIS）电池效率达到18.8%；非晶硅电池占市场份额12.3%；2000世界太阳电池年产量超过287.7MW，安装超过1000MW，标志太阳能时代到来；2001世界太阳电池年产量超过399MW;WuX.,DhereR.G.,AibinD.S.等报道碲化镉（CdTe）电池效率达到16.4%；单晶硅太阳电池售价约为3USD/W；德国人制作PVC太阳电池；2002世界太阳电池年产量超过540MW；多晶硅太阳电池售价约为2.2USD/W；太阳电池的发展历史1995世界太阳电池年产量超过77.7太阳电池的发展历史2003太阳电池年产量超过760MW；德国FraunhoferISE的LFC（Laser－firedcontact）晶体硅太阳电池效率达到20%;2004太阳电池年产量超过1200MW；德国FraunhoferISE多晶硅太阳电池效率达到20.3%;非晶硅电池占市场份额4.4%,降为1999年的1/3，CdTe占1.1%;而CIS占0.4%；太阳电池的发展历史2003太阳电池年产量超过760MW；太阳电池发明人:（1954,BellLab)DarylM.Chapin,CalvinS.Fuller,GeraldL.Pearson太阳电池发明人:（1954,BellLab)太阳电池的基本理论光电效应现象爱因斯坦的光电效应理论光伏效应p-n结形成和特性太阳电池原理太阳电池等效电路太阳电池效率分析太阳电池的类型太阳电池的发展太阳电池的基本理论光电效应现象光电效应现象光电效应(photoelectriceffect)

现象最早在1887年由HeinrichHertz在从事电磁波实验时发现的，即金属表面在光的照射下发射电子。光电效应是指金属表面在光的照射下能发射电子，即光电子。但金属的功函数大部分在3－5eV之间，因此只有能量是紫外线以上的光子才能被吸收来产生光电流(photocurrent)，而太阳光中紫外线以上的辐射只占很小的一部分（

6－7%)。Dember效应：也称photodiffusion效应，光照射在半导体表面，光子被吸收产生电子－空穴对，则半导体表面的载流子浓度增加而向半导体内部扩散，但由于电子与空穴的扩散系数不同，电子与空穴在空间的分布就不同，因此产生内建电场形成实验可测量到的Dember电压。一般来说，半导体的Dember效应不是很明显。如器件的金属接触不是良好的欧姆接触(ohmiccontact)，则金属－半导体形成的Schottky接触的光伏效应会远远超过纯粹的半导体的Dember效应。光电效应现象光电效应(photoelectriceffec爱因斯坦的光电效应理论爱因斯坦从普朗克的能量子假设出发，提出光子(photon)的概念。光子的能量ε=hν（普朗克常数h=6.626x10-34Js，光子频率ν）。当光照射在金属表面上，金属表面的一个自由电子从入射光中吸收一个光子后，就会得到能量hν，如果hν大于电子从金属表面逸出时所需的逸出功A，这个电子就可从金属表面逸出，逸出的电子可被称为光电子。根据能量守恒定律，爱因斯坦提出光电效应方程:hν=1/2(mvm2)+A½(mvm2)是光电子的最大初动能。爱因斯坦的光电效应理论爱因斯坦从普朗克的能量子假设出发，提出太阳电池的发展现状与前景展望课件爱因斯坦的光电效应理论光电效应方程说明三个问题:第一，光电子的初动能与入射光频率之间的线性关系，即入射光的强度增加时，光子数也增多，因而单位时间内光电子数目也随之增加，这即可说明饱和电流或光电子数与光的强度之间的正比关系。第二，假定1/2(mvm2)＝0，则ν0=A/h,这表明频率为ν0的光子具有发射光电子的最小能量。如果光子频率低于ν0（红限），不管光子数目多大，单个光子没有足够的能量去发射光电子。红限相当于电子所吸收的能量全部消耗于电子的逸出功时入射光的频率。第三，当一个光子被吸收时，全部能量就立即被吸收，不需要积累能量的时间，这就说明了光电效应的瞬时发生的问题。由于爱因斯坦发展了普朗克的能量子思想，提出了光子假说，所提出的光电效应方程成功地说明了光电效应的实验规律，从而荣获1921年诺贝尔物理学奖。就对人类的贡献而言，光电效应大于相对论，1921年授奖只字不提相对论，看来诺贝尔奖委员会具有“难得糊涂”的先见之明。爱因斯坦的光电效应理论光电效应方程说明三个问题:光伏效应光伏效应(photovoltaiceffect)是指半导体表面在光的照射下，光子的能量被吸收，让电子从价带跃迁到导带。一般的半导体的能隙宽度为1－2eV，其可吸收可见光到红外线。另外，在半导体中可以传导的除了带负电的电子外，还有带正电的空穴，这种双极性的导电机制是金属所不具有的。光电化学效应(photoelectrochemicaleffect)也可通过光照产生电压，一般会涉及到电介质和化学反应。染料敏化太阳电池(dye–sensitizedsolarcell：DSC）就是以此效应为基础的。光伏效应光伏效应(photovoltaiceffect)是p-n结的形成与特性半导体中的导电类型：n型硅晶体是指在硅晶体中加入V族元素（如磷）作为施主(donor)，提供导带电子。p型硅晶体是指硅晶体中加入III族元素作为受体(acceptor)，提供价带空穴。因此，半导体材料中具有四种带电电荷：带负电的电子，带正电的空穴，带负电的受主离子和带正电的施主离子。前两种是可动的，而后两种是不动的。p-n结的形成和特性：将p型半导体与n型半导体接触，就形成p-n结(junction)。在p-n结附近，电子会从浓度高的n型区向浓度低的p型区扩散，与此同时，空穴会从浓度高的p型区向浓度低的n型区扩散。结果在p-n结附近的区域电中性被打破，即靠近n型区附近产生正电荷区，靠近p型区附近产生负电荷区，两者通称为空间电荷区(spacechargeregion)。由于带负电的受主离子和带正电的施主离子都是固体在晶体中的，即形成从n型区指向p型区的内建电场。p-n结的形成与特性半导体中的导电类型：n型硅晶体是指在硅晶太阳电池的基本原理太阳能辐射可以等同于一个表面温度为5800K的黑体辐射，辐射的能量的波长基本上分布在250－2500nm范围，其中紫外线占约6－7％，可见光占约46％和红外线占约47％。一般来说，利用光电效应也可以制作太阳电池。在金属的光电效应中，光子的能量被吸收，电子从费米能级（Fermienergy）附近跃迁到真空能级。但从理论上分析，金属光电效应的太阳电池的最大转换效率不超过1％，实验结果只有0.001％。这主要是存在物理限制：即一般金属的功函数大部分都在3－5eV之间，如此只有紫外线的光子才能产生光电流，但太阳光中紫外线仅占很少一部分，因此，利用金属的光电效应制作太阳电池无法进入实际应用。至今为止，实际使用的太阳电池主要是利用半导体的光伏效应制作的。一般的半导体带隙多在1－2eV之间，其可吸收太阳光中的紫外线、可见光到红外线（对晶体硅来说从紫外到部分红外线250－1100nm）。太阳电池的基本原理太阳能辐射可以等同于一个表面温度为5800太阳电池的基本原理太阳电池作为光电转换器件必须具备的条件：1.入射光子能够被吸收产生电子－空穴对2.电子－空穴对在复合前被分离3.分开的电子与空穴能够传输到负载太阳电池的基本原理太阳电池作为光电转换器件必须具备的条件：太阳电池的基本原理目前占太阳电池的主流地位的是晶体Si太阳电池。实现太阳光到电流转换的核心结构是晶体Si的p-n结。在光照下条件下，由于内建（built-in）电场的作用，在p-n结附近产生的电子－空穴对被分离，电子向n-Si区漂移，空穴向p-Si区漂移，从而产生从n-Si区到p-Si区的漂移电流，即所谓的光电流。对于具有n＋/p结构的晶体硅太阳电池而言，产生的光电流方向是从n-Si区到p-Si区，这正好与一般p-n结二极管的正向电流相反。在太阳电池中p-n结的空间电荷区的内建电场的作用就是使入射光子产生的电子－空穴对在复合（recombination）之前被分离，并形成光电流通过金属电极（metalcontact）给负载供电。在光照条件下，如果将太阳电池正负级直接连接，即短路，即可都到短路电流（short-circuitcurrent）即光电流；如将太阳电池两端不连接任何负载，即开路，即可测得开路电压（open-circuitvoltage）。开路电压也被称为光电压（photovoltage），这也是光伏（photovoltaics）一词的由来。太阳电池的基本原理目前占太阳电池的主流地位的是晶体Si太太阳电池的基本原理太阳电池的最核心部分是p-n

结，主要有发射区、空间电荷区和基区组成组成。其中发射区为受光面，通常p-n

结是通过在一个p-Si

或

n-Si基片上通过热扩散形成的。当入射光照上太阳电池上时，在发射区、空间电荷区和基区同时都将产生电子－空穴对。由于发射区和基区为准电中性区域，所形成的光电流为扩散电流，这由少数载流子决定，而多数载流子并不参与导电。在内建电场的作用下，空间电荷区的电子和空穴对光电流都有贡献，形成所谓的漂移电流。以晶体Si

的n＋/p型电池为例：在光照下，n-Si中的少子－空穴在空间电荷区的附近会向p-Si

区域扩散形成电流；p-Si

中的少子－电子在空间电荷区的附近会向

n-Si区域扩散形成电流；而空间电荷区产生的电子向n-Si

区域漂移和产生的空穴向p-Si

区域漂移。这样在三个区域就形成了从n-Si到p-Si的一致方向的光电流。这就是太阳电池的工作原理。太阳电池的基本原理太阳电池的最核心部分是p-n结，主要有太阳电池的基本原理除了空间电荷区的电子和空穴要受内建电场的作用外，在发射区和基区的少子由于要穿过空间电荷区也将受到内建电场的作用，在空间电荷区将被加速。由此可见，太阳电池的核心结构是p-n

结，而p-n

结中的空间电荷区由施主正离子和受主负离子形成的内建电场是实现电子－空穴分离的最重要的物理条件。综上所述，在太阳光照射下，以光伏效应为基础的太阳电池的光电流主要来自以下三个部分：

1.

空间电荷区的电子和空穴在内建电场作用下形成的漂移电流；

2.n-Si

区的少数载流子－空穴所形成的扩散电流；

3.p-Si

区的少数载流子－电子所形成的扩散电流。一般而论，太阳电池（solarcell）是指任何能将太阳光直接转换为电力（electricpower）的器件，这里要强调的直接转换。太阳电池的基本原理除了空间电荷区的电子和空穴要受内建电场的作太阳电池的等效电路太阳电池的基本结构就是一个大面积的p-n

结，它的基本特性可借助一个理想二极管的电流－电压关系来分析。理想二结管的电流－电压关系式为：

I=Is(eV/VT

–1)这一方程确定一条电流－电压关系曲线，如作以x轴为电流，以y轴为电压的一个坐标系，则电流－电压曲线主要分布在第一象限，从零点开始，电流随电压增加呈现单调指数增加。

其中：

I－电流，V－电压，Is－饱和电流（saturationcurrent），

VT=kBT/q0

，其中

kB

为Boltzmann常数,q0

–电子电荷，

T－绝对温度，

在室温下

VT=0.026V。正常的二极管的p-Si端为正极，n-Si端为负极，二极管内电流从在

p-Si端到n-Si端，但太阳电池中的电流方向是从n-Si端到p-Si端，这正好与二极管相反。太阳电池的等效电路太阳电池的基本结构就是一个大面积的p-n太阳电池的理想化等效电路模型

太阳电池的能量转换可用理想化等效电路模型来说明。图中IL是入射光产生的恒流源的强度，恒流源来自太阳辐射所激发的过量载流子。Is是二极管饱和电流，RL是负载电阻。太阳电池的理想化等效电路模型

太阳电池的能量转换可用理想化等太阳电池的等效电路相对与二极管，太阳电池在光照情况下产生的光电流IL为负值，即I=Is(eV/VT

–1)–IL

如无光照IL＝0，太阳电池就是一个普通的二极管当太阳电池短路，即V=0，则I＝–IL=Isc

，即光电流就等于短路电流。当太阳电池开路，即I＝0，则开路电压为：VOC=VTln(IL/Is

＝1)相对于二极管的电流－电压关系曲线，太阳电池的电流－电压关系曲线向下移动IL距离，即从第一象限移动到第四象限。但为了简单起见和方便分析，一般将这电流－电压曲线以y轴（电压）为对称轴旋转180度放到第一象限。太阳电池的等效电路相对与二极管，太阳电池在光照情况下产生的光太阳电池的等效电路太阳电池电流-电压特性曲线太阳电池的等效电路太阳电池电流-电压特性曲线太阳电池I-V特性曲线分析特征点分析：１－电路负载为０，即太阳电池短路，电压为０，但电流达到最大，称为短路电流，此时太阳电池无输出２－负载电阻慢慢调大，电压明显增加，电流略小于短路电流，不是太阳电池最佳工作点３－负载电阻调到曲线拐点，此时电流和电压值乘积构成曲线下最大矩形面积，此点为最大功率点，为太阳电池最佳工作点４－电压略有增加，但电流明显减小，不是太阳电池最佳工作点５－负载电阻无穷大，相当于电路开路，电流为０，电压达到最大，为开路电压，此时太阳电池无输出太阳电池I-V特性曲线分析特征点分析：太阳电池的等效电路太阳电池的输出功率就是电流和电压的乘积：P=IV=IsV(eV/VT

–1)–ILV对于确定的太阳辐射，在太阳电池的电流－电压特性曲线上存在一个最大功率点。为了求出最大功率点所对应的最大工作电压和最大工作电流值，可对上式进行数学处理，即通过dP/dV=0即可得出最大工作电压：Vmax=VT

In(（IL

＋1/（Imax/VT

＝1）)，由此导出最大工作电流：

Imax＝IsVmax

eVmax/VT/VT而太阳电池的最大功率即Pmax＝Vmax

Imax太阳电池的等效电路太阳电池的输出功率就是电流和电压的乘积：太阳电池的等效电路串连电阻与并联电阻串联电阻（seriesresistance:Rs）：半导体材料本身、或半导体与金属之间都不可避免存在的电阻。理想的太阳电池的串连电阻为0。实际的太阳电池的串连电阻一般在几－几十Ωcm以下。并联电阻（shuntresistance：Rsh）：太阳电池的正负极之间存在不经过p-n结的其它导电通道，这样将造成形成漏电流（leakagecurrent），如太阳电池中的产生－复合（generation-recombination）电流、表面复合（surface

-recombination）电流、电池边缘隔离不完全以及金属电极穿透p-n结等都将产生漏电流。可用并联电阻来表示太阳电池的漏电流的大小。理想的太阳电池的并联电阻为无穷大，实际的太阳电池的并联电阻为几十－几百Ωcm以上。太阳电池的等效电路串连电阻与并联电阻太阳电池的等效电路如考虑串联电阻Rs和并联电阻Rsh的实际存在，太阳电池的电流－电压关系式则可表示为：I=Is(eV/VT

–1)＋(V-IRs)/Rsh–IL从太阳电池的电流－电压关系曲线上可见，最大功率点所对应的最大工作电压和最大工作电流的乘积（即Pmax=Vmax

Imax），在数值上就等同于一个在曲线下面的矩形图形的面积，而以开路电压和短路电流对应的数值也可确定一个在曲线之上的矩形图形的面积（ISCVOC），和这样来看，太阳电池的电流－电压曲线越充满ISC

和VOC组成的矩形图形的面积，即Vmax

Imax与

ISCVOC越接近，表明太阳电池的性能越好。这样就可用定义一个参数即填充系数（fillfactor:FF）来描述太阳电池的性能：FF＝Pmax

/ISCVOC＝Vmax

Imax/ISCVOC事实上，填充系数FF即可反映串联电阻和并联电阻对太阳电池的所产生的影响。太阳电池的等效电路如考虑串联电阻Rs和并联电阻Rsh串联电阻对太阳电池参数的影响串联电阻对太阳电池参数的影响并联电阻对太阳电池参数的影响并联电阻对太阳电池参数的影响太阳电池的效率理论分析太阳电池的效率（efficiency）是指太阳电池将入射的太阳光的功率转换成最大的电功率的比例。国际标准采用人造光源，并规定三个基本测试条件:1.即光源的能量1000W/m2，

2.光源光谱分布为AM1.5和

3.太阳电池的温度保持在25℃。太阳电池可定义为：η=Pmax/Pin也可以写为：η=Pmax/Pin＝FF

ISCVOC/Pin由此可见，要提高太阳电池的效率必须同时增加开路电压、短路电流和填充系数。串联电阻的增加和并联电阻的减少都会减少填充系数。太阳电池的效率理论分析太阳电池的效率（efficiency）太阳电池的效率理论分析目前的太阳电池理论就光电转换效率而言分为以下三种情况：单结太阳电池的理论效率为31％；多结太阳电池的理论效率为69％；热力学所限制的太阳电池的理论效率为85％。单结太阳电池：对于太阳光谱的具体情况，从材料角度要得到最高的转换效率，其能隙的宽度为1.35eV最为合适，此时可达到最高的效率为31％。对于单晶硅来说，理论上的最高效率可达到28％。多结太阳电池：以材料的能隙由小到大的顺序，从太阳电池的受光面依次排列。主要是让高能量的光子先被吸收利用，后吸收低能量光子，以便降低释放声子的几率，即降低热量产生对电池性能的影响。不同的结之间通过隧道二极管联结（tunneldiode）起来，这样，开路电压就等于多个不同能隙的电子－空穴的Fermi能级之差的总和，这也是多能隙的太阳电池有相当高的开路电压的原因。太阳电池的效率理论分析目前的太阳电池理论就光电转换效率而言分太阳电池的效率理论分析对于单结电池，只要能量大于半导体带隙的入射光子都可以产生电子－空穴对。光子能量大于带隙的多余部分能量就会产生使所产生的电子－空穴对处于高能态，后又通过释放声子（晶格振动）的方式回到能隙附近，即光子能量多余能隙的部分以释放声子能量的方式，这样将使器件产生热量，从而影响性能。采用多结结构制造电池就是为了避免这样的能带内的能量释放（intrabandenergyrelaxation）。然而，多结电池解决不了载流子的能带间的能量释放（interbandenergyrelaxation

）即载流子复合过程：有三种可能：光发射、声子发射和俄歇（Auger）过程，俄歇过程是载流子之间的能量交换。只要遏制光发射和声子发射就可阻止载流子能带间的能量释放，但这将造成载流子平均能量升高，则载流子温度升高，即造成热载流子现象。而热载流从理论上也是可以显著提高太阳电池效率的途径之一。太阳电池的效率理论分析对于单结电池，只要能量大于半导体带隙的晶体硅太阳电池的制备工艺多晶硅材料西门子工艺、硅烷法晶体生长-硅片单晶、多晶、硅带技术太阳电池自动化、大规模生产技术光伏组件标准组件、建材型组件系统集成并网发电、建筑集合、大型地面电站晶体硅太阳电池的制备工艺多晶硅材料晶体硅太阳电池的制备工艺

硅片表面绒化通过湿化学工艺去除硅片表面机械损伤、颗粒附着物等污染物，并形成绒面构造;扩散制结用横向石英管或链式扩散炉,一般用p型硅片进行磷扩散形成n型层;减反射膜制备用PECVD制作SiNx减反膜

(PECVD:PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)表面金属化采用丝网印刷,键式炉加热烧结检测分级根据电池效率，分级包装

晶体硅太阳电池的制备工艺

硅片表面绒化晶体硅太阳电池的制备工艺硅片类型多晶硅片为主硅片厚度180-150-120μm电池效率多晶15-17%，单晶17-20%生产规模30

-60-200-1000MW晶体硅太阳电池的制备工艺硅片类型薄膜太阳电池的技术发展太阳电池发展的基本问题

-市场情况硅材料90%以上

-提高效率和降低成本

-材料的选择和工艺优化薄膜太阳电池的技术难点

-衬底材料硅、陶瓷、玻璃、塑料

-薄膜制备工艺Sol-Gel,CVD,PVD主要薄膜电池产品

-非晶硅太阳电池

-碲化镉太阳电池

-铜铟锡太阳电池薄膜太阳电池的技术发展太阳电池发展的基本问题著名薄膜太阳电池企业及产品著名薄膜太阳电池企业及产品薄膜太阳电池的转换效率薄膜太阳电池的转换效率非晶硅太阳电池非晶硅a-Si禁带宽度为1.7eV,通过掺B或掺P可得到p型a-Si或n型a-Si;非晶硅掺C,可得到a-SiC,禁带宽度2.0eV（宽带隙）;掺Ge,可得到a-SiGe禁带宽度1.7-1.4eV（窄带隙）;在太阳光谱的可见光范围内，非晶硅的吸收系数比晶体硅大将近一个数量级，其本征吸收系数高达105cm-1;非晶硅太阳电池光谱响应的峰值与太阳光谱的峰值接近；由于非晶硅材料的本征吸收系数很大，1um厚度就能充分吸收太阳光，厚度不足晶体硅的1/100，可明显节省昂贵的半导体材料S-W效应：非晶硅及其合金的光暗电导率随光照时间加长而减少，经200度退火2小时可恢复原状。这种现象首先由Stabler和Wronski发现。这是非晶硅材料结构的一种光致亚稳变化效应，即光照是材料产生悬挂键等亚稳缺陷非晶硅太阳电池非晶硅a-Si禁带宽度为1.7eV,通过掺B非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池非晶硅(短波)与单晶硅(长波)太阳电池光谱响应曲线非晶硅太阳电池非晶硅(短波)与单晶硅(长波)太阳电池光谱响应铜铟锡太阳电池铜铟锡太阳电池铜铟锡太阳电池安装在北威尔士StAsaph的WelshDevelopmentAgency光学中心由CIS

太阳电池组件组成的85kW光伏电站铜铟锡太阳电池安装在北威尔士StAsaph的Welsh碲化镉/镉化硫太阳电池结构特点：CdTe是II-VI族化合物，闪锌矿结构，晶格常数a=0.16477nm；CdS是II-VI族化合物，纤锌矿结构光学性能：直接带隙半导体材料，1.5eV,光谱响应与太阳光谱非常吻合，1μm厚度的薄膜可吸收99%所对应的太阳光能量；CdS：直接带隙半导体材料，2.42eV电学性能：薄膜组分、结构沉积条件、热处理过程对薄膜的电阻和导电类型有很大影响CdTe/CdS薄膜太阳电池参数的理论值：开路电压电压Voc=1.05mV；短路电流Jsc30.8mA/cm2；填充因子FF=83.7%；转换效率约27%尽管和相差10%，但他们能形成电性能优良的异质结碲化镉/镉化硫太阳电池结构特点：CdTe是II-VI族化合物碲化镉/镉化硫太阳电池碲化镉/镉化硫太阳电池碲化镉/镉化硫太阳电池FirstSolarCdTe太阳池组件组成的80kW光伏电站

碲化镉/镉化硫太阳电池FirstSolarCdTe太阳薄膜太阳电池的机遇与发展至今为止，薄膜电池未能达到所期望的发展原因：效率、稳定性、价格硅电池长寿命，经长时期应用检验，认可度高薄膜电池优点：薄膜化、大面积是太阳电池发展趋势低成本、柔性电池发展机遇多晶硅薄膜电池有机材料太阳电池-印刷工艺

薄膜太阳电池的机遇与发展至今为止，薄膜电池未能达到所期望的发2008年世界光伏产业发展回顾-全球

2008年太阳电池全球总产量7.35GW，安装6GW四大生产国：中国(大陆：2.4GW，台湾0.8GW)、德国(1.6GW？)、日本(1.2GW)、美国（？GW）2008年六大市场：西班牙（2.7GW）、德国（1.5GW）、美国（342MW）、韩国（282MW）意大利（258MW）日本（230MW）材料来自PVStatusReport2009,DrArnulfJäger-Waldau2008年世界光伏产业发展回顾-全球

2008年太阳电

2008年世界光伏产业发展回顾-欧洲

欧盟27国到2008年底光伏安装总量达到9.5GW，其中2008年一年安装4.59GW到2008年底德国安装总量5.3GW，西班牙3.4GW

2008年9月欧洲光伏工业协会（EPIA）公布计划：在2020年欧洲12%的电能通过光伏系统提供，这对应420TWh的电量即350GW的光伏系统,为实现此目标，在2009-2020年之间要安装340GW2008生产大国-德国，连续稳定增长2008应用大国–西班牙，突如其来、不稳定意大利、法国的应用以与建筑结合为主2008年世界光伏产业发展回顾-欧洲

欧盟27国到202008年世界光伏产业发展回顾-日本

2008年底光伏安装累计2.15GW2010年预计产能4.5GW2012年预计产能7GW2009年预计安装400MW2010年预计安装总量4.8GW2030年预计安装总量100GW长期的第一生产大国地位被超越2008年世界光伏产业发展回顾-日本

2008年底光伏安2008年世界光伏产业发展回顾-美国

2008年美国为第三大光伏市场342MW(其中并网292MW)到2008年底累计安装总量1.15GW,其中并网768MW2008年美国本土的太阳电池产量为414MWFirstSolar的CdTe电池，2009年底达到1.1GW产能，但是主要产地在国外（马来西亚790MW，德国198MW，法国100MW以上）1997克林顿签署“OneMillionSolarRoof”计划2006年施瓦辛格在加州签署“MillionSolarRoofsPlan”美国计划到2015年安装5-10GW，2030年安装70-100GW2008年世界光伏产业发展回顾-美国

2008年美国为第2008年世界光伏产业发展回顾-中国

2008年太阳电池产量世界第一：2.4GW+0.8GW2008年大陆：50多个电池厂，300多组件厂2009年预计产能8.9GW2010年预计产能12.3GW计划安装总量：到2011年达到2GW，2020年达到20GW但是国内市场太小！生产规模与应用规模巨大反差！2009年建设部“光电建筑计划”是第一次全国性、规模化的并网工程实施，我国光伏发展一里程碑，将青史留名！科技部“金太阳计划”，规模应用？！2008年世界光伏产业发展回顾-中国

2008年太阳电池欧洲主要国家的光伏并网价格-德国

欧洲主要国家的光伏并网价格-德国

欧洲主要国家的光伏并网价格-德国欧洲主要国家的光伏并网价格-德国欧洲主要国家的光伏并网价格-西班牙欧洲主要国家的光伏并网价格-西班牙欧洲主要国家的光伏并网价格-意大利欧洲主要国家的光伏并网价格-意大利欧洲主要国家的光伏并网价格-瑞士欧洲主要国家的光伏并网价格-瑞士欧洲主要国家的光伏并网价格-法国欧洲主要国家的光伏并网价格-法国光伏与建筑结合的发展现状与趋势

光伏发电技术在城乡推广的主要途径：屋顶计划、光伏建筑集成太阳能屋顶计划发起国：德国日本美国光伏与建筑结合的发展现状与趋势

光伏发电技术在城乡推广的主要光伏与建筑结合的发展现状与趋势德国“十万屋顶”计划（一千、二万屋顶）德国太阳房或零能耗建筑，1983年一个农村光伏建筑运行至今，情况良好十万屋顶项目，跟踪调研分析政府机构推进发展-德国环境部研究机构强大、研究前沿与实用、与企业合作紧密、产业配套齐全、创新能力强政策有远见、到位、可操作性强光伏与建筑结合的发展现状与趋势德国“十万屋顶”计划（一千、德国光伏上网电价

-来源GestoredeiServiziElettrici(GSE),PHOTON

2009设备功率不与建筑结合部分建筑结合完全建筑结合1-2.999kW39.2043.1348.023-19.99kW37.2441.1645.0820kW35.2839.2043.122010设备功率部分建筑结合完全建筑结合1-2.999kW38.4242.2647.063-19.99kW36.5040.3444.1820kW34.5738.4242.26德国光伏上网电价

-来源GestoredeiServ光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势光伏与建筑结合的发展现状与趋势太阳电池的发展现状与前景展望课件太阳电池的发展现状与前景展望课件光伏与建筑结合的发展现状与趋势日本“阳光计划”“新阳光计划”（“月光计划”）研究机构强大企业基础好，创新能力强光伏与建筑结合的发展现状与趋势日本“阳光计划”光伏与建筑结合的发展现状与趋势在日本，作为太阳光发电技术开发的长期战略方针，新能源产业技术综合开发机构（简称NEDO）在2004年制定并发表了2030年的路线图（PV2030）。到2030年的目标是，太阳光发电成本由现在的每度46日元（家庭用电价格的大约2倍），降低到与市电同等水平的每度7日元，累计安装量达到102GW。如果太阳电池的安装量达到102GW，一年的发电量将会达到1100亿千瓦时（度），约占日本总用电量的10%，这样天气变动引起的输出变动和对电网的影响将随之而来。因此把太阳电池和蓄电技术相结合组成相对独立的发电系统，或者和其他的分散性能源相结合组成混合型系统，从更长远看，氢能源的利用也将会变得更重要。光伏与建筑结合的发展现状与趋势在日本，作为太阳光发电技术开发关于光伏建筑结合或一体化光伏建筑结合概念-光伏发电技术与建筑本身的结合-普通结合-采用标准组件和附着式安装方式-紧密结合-采用光伏建筑构件和镶嵌式安装方式光伏建筑集成（或称一体化）：主要采用光伏建筑构件和镶嵌式安装方式，是光伏技术与建筑紧密结合形式，光伏电池作为建筑元素融入建筑本身关于光伏建筑结合或一体化光伏建筑结合概念-光伏发电技术与关于光伏建筑结合或一体化光伏建筑组件：双玻璃叠层：根据透光要求，调节电池片之间间隔中空玻璃：要考虑光线折射损失与散热问题光伏电池瓦片：电池可与陶瓷、金属、聚合物等结合光伏外墙瓷砖：通过真空层压或硅酮胶粘接光伏集成屋顶：可用标准组件，通过集成技术形成发电屋顶结构关于光伏建筑结合或一体化光伏建筑组件：关于光伏建筑结合或一体化评论文章来自PhotonDasSolarstrom–Magazinp84-93为什么光伏建筑集成发展困难？世界范围内而论，50块组件中只有不到1块用于光伏建筑集成（全球范围只占05.%市场份额）原因何在：建筑师缺乏对光伏认识；缺乏相关经验借鉴；缺少合作氛围；缺乏相关的技术标准关于光伏建筑结合或一体化评论文章来自PhotonDasS关于光伏建筑结合或一体化与建筑结合，光伏组件必须在发电的同时满足以下条件：代替幕墙或起到屋顶的功能；遮阳、隔音、挡风、遮雨、隔冷、隔热、防火等等光伏建筑集成或光伏建筑一体化（BIPV）：即光伏组件除了发电同时满足作为建筑外表面的建筑构件的功能，德国标准-DINVDE0126-21这样的组件可以完美地用于建筑，当然还有安全与外观问题，价格是不是可以接受和寿命能不能与传统建材相比，仍需发展和评估，但是它可以发电产生利润并保护环境。关于光伏建筑结合或一体化与建筑结合，光伏组件必须在发电的同时关于光伏建筑结合或一体化发展希望寄托于年轻建筑师多方面合作至关重要：政府部门、建筑师、规划师、建筑商、施工单位关于光伏建筑结合或一体化发展希望寄托于年轻建筑师太阳能光伏建筑设计SolarDesign光伏发电系统在老建筑、城市和农村的应用英格丽特·赫曼斯杜佛克丽斯提那·儒博著沈辉褚玉芳王丹萍译张原陈维校太阳能光伏建筑设计目

录

前言

太阳能建筑

PVACCEPT:研究项目

应用领域

造型和构造

创新的太阳电池和组件

成功的实际范例

-光伏屋顶

-光伏幕墙

-在城市的应用

-在农村的应用

光伏技术基础

图片说明

目录

前言前

言

主动太阳能利用在最近的时间是备受关注的课题。太阳能发电设备（光伏设备）在新建建筑上利用的可能性，不管是技术上还是造型上都毫无问题，但是对于在已有建筑再利用光伏，从建筑学的视角来看往往是不满意的。为了将含有标准、彩色、材料和装饰元素的现代技术器件与老建筑和纪念碑实现对接，因而从创新起步是必要的。

在此两位女建筑师想要通过此书与对太阳能建筑感兴趣的建筑师、专业工程师、建筑商、建筑管理部门的代理、城镇管理机构实现对话，使他们能够对于新型构造的光伏发电设备在已有建筑、老建筑周边和农村应用的可能性有所了解。

各式各样的应用和方案以及创新的构造的光伏组件被介绍，并且对光伏系统的功能和组成进行了简要地说明。本书的重点是对超过30多个各式各样的和以极高美学质量建造的应用实例的描述。

本书实际证明光伏发电设备可以多种多样和可以被作为建筑构件使用。本书还将贡献于，正常地美学保护与光伏利用引入老建筑和纪念性保护的建筑的协调，以及使得建筑学家、投资人和纪念建筑保护者对于这种环境友好技术构成的松弛的和创新的环境的产生灵感。

前言

主动太阳能利用在最近的时间是备受关注的发展光伏与建筑结合的若干建议

光伏生产要首先满足自用城市发展以屋顶为主，新建筑光伏建筑集成一体化概念：建材型、设计、施工光伏建材化研究产业分工：材料、器件、系统、应用、检测、评价

发展光伏与建筑结合的若干建议

光伏生产要首先满足自用发展光伏与建筑结合的若干建议-启动光伏“十万屋顶计划”或“百万屋顶计划”制定光伏上网补助价格

我国发展光伏最关键问题！！！-制定光伏发电中长期发展规划、目标，2010年：0.1%；2020年：1%；2030年：10%

（欧盟国家2020年：12%）建立国家级测试评估实验室，长期跟踪测试，对各类电池的经济型、技术性、稳定性以及地方适应性表现给于客观评估，成立太阳能建筑设计、规划研究机构和人才培训发展光伏与建筑结合的若干建议-启动光伏“十万屋顶计划”或“太阳电池的未来发展晶体硅电池为主流－第一代（硅片为基础）－单晶硅－多晶硅薄膜太阳电池－第二代－非晶硅－铜铟（镓）硒或铜铟（镓）硫新型高效太阳电池－第三代（概念）－多结电池－非晶－晶体结合太阳电池的未来发展晶体硅电池为主流－第一代（硅片为基础）太阳电池的未来发展多个结太阳电池（光谱分段利用）单光子激发多对电子－空穴对（多激发）中间带隙（分步激发）热载流子太阳电池黑体辐射的频谱转换（上移、下移和集中）其它类型太阳电池（热光伏电池、敏化、有机）太阳电池的未来发展多个结太阳电池（光谱分段利用）太阳电池的未来发展多结太阳电池的转换效率理论计算太阳电池的未来发展多结太阳电池的转换效率理论计算太阳电池的未来发展太阳电池实现最发电模式－光子与电子的转换（简洁）－光子器件，最佳的和技术；太阳电池存在问题－效率与成本－高纯硅材料短缺－薄膜电池问题第三代太阳电池太阳电池发电发展前景广阔－未来主要的发电形式太阳电池的未来发展太阳电池实现最发电模式问题与展望

并网电价出台是推广光伏应用的关键所在知识宣传-广泛开展光伏发电科普教育人才培养-技工、中专、本科（目前主要是研究生）中山大学硕士点“光伏技术与应用”大专教育：新余职业技术学院、乐山职业技术学院、从业资质-设计、安装工程技术人员产品质量-材料、器件、系统测试和评价施工质量-评估和认证问题与展望

并网电价出台是推广光伏应用的关键所在太阳光发电是最受期待的可再生能源，太阳照射到地球上的能量完全可以满足全人类能源需求。这本书系统地介绍了太阳电池的历史、结构和将来。太阳电池是什么？

一块平板却可以不可思议地发电

既轻又能弯曲的太阳电池

可以减少二氧化碳排放一看就懂一本浅显易懂的漫画科普书集体编写日本产业技术综合研究所

太阳光发电研究中心翻译校正日本产业技术综合研究所

太阳光发电研究中心

刘正新中山大学

太阳能系统研究所

&华南太阳能研究院

沈

辉太

阳

电

池太阳光发电是最受期待的可再生能源，太阳照射到地球上的能量完全光伏发电在我国具有无限发展空间光伏发电在我国具有无限发展空间太阳电池的发展现状与前景展望课件

太阳电池的发展现状与前景展望

沈辉中山大学太阳能系统研究所电力电子及控制技术研究所shenhui1956@163.com

太阳电池的发展现状与前景展望

沈辉主要内容

太阳电池的发展历史太阳电池的基本理论晶体硅太阳电池的制备工艺薄膜太阳电池的技术发展2008年世界光伏产业发展回顾欧洲主要国家的光伏并网价格光伏与建筑结合的发展现状与趋势太阳电池发展未来结论与展望主要内容

太阳电池的发展历史太阳电池的发展历史1839年法国实验物理学家亚利山大·柏克勒尔(AlexanderE.Becquerel1820-1891）首次在稀释的酸液体中发现光伏效应,即观察到插在电解液中两电极间的电压随光照强度变化的现象。（AlexanderE.Becquerel是HenriA.Becquerel(1852-1908)的祖父。HenriA.Becquerel由于发现放射性于1903年与居里夫妇一起共同获得诺贝尔物理奖，他的名字被用作放射性的单位）1877W.G.Adams和R.E.Day研究了硒(Se)的光伏效应；1883美国发明家CharlesFritts描述了第一片硒太阳电池的原理；1889？弗里兹(CharlesFritts)发明半导体硒太阳电池,光电转换效率仅为1%,主要用于光电探测等;1905德国物理学家爱因斯坦（AlbertEinstein）发表关于光电效应的论文；1918波兰科学家Czochralski发展生长单晶硅的提拉法工艺；1921德国物理学家爱因斯坦由于1904年提出的解释光电效应的理论获得诺贝尔（Nobel）物理奖；太阳电池的发展历史1839年法国实验物理学家亚利山大·柏克勒太阳电池的发展历史1930B.Lang研究氧化亚铜/铜(Cu/Cu2O)太阳电池，发表“新型光伏电池”论文；W.Schottky发表“新型氧化亚铜(Cu2O)光电池”论文；1932Audobert和Stora发现硫化镉(CdS)的光伏现象；1933L.O.Grondahl发表“铜-氧化亚铜(Cu-Cu2O)整流器和光电池”论文；1949年W.Shockley,J.Bardeen,W.H.Brattain发明晶体管,给出了p-n结物理解释,从此，半导体器件时代开始；1951生长p-n结，实现制备单晶锗电池；1953Wayne州立大学DanTrivich博士完成基于太阳光谱的具有不同带隙宽度的各类材料光电转换效率的第一个理论计算；1954RCA实验室的P.Rappaport等报道硫化镉(CdS)的光伏现象；(RCA:RadioCorporationofAmerica,美国无线电公司)；太阳电池的发展历史1930B.Lang研究氧化亚铜/铜太阳电池的发展历史1954年美国贝尔(Bell)实验室研究人员D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson报道4.5%效率的第一个实用的单晶硅p-n结太阳电池的发现，几个月后效率达到6%，几年后达到10%;1954年雷诺慈发现CdS具有光伏效应,1960年采用蒸镀法制得CdS太阳电池,效率为3.5%,1964年美国将效率提高4-6%,欧洲提高到9%;1955西部电工(WesternElectric)开始出售硅光伏技术商业专利；在亚利桑那大学召开国际太阳能会议，Hoffman电子推出效率为2%的商业太阳电池产品，电池为14毫瓦/片，25美元/片，相当于1785USD/W；1956P.Pappaport,J.J.Loferski和E.G.Linder发表“锗和硅p-n结电子电流效应”的文章；1957Hoffman电子的单晶硅电池效率达到8%；D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson获得“太阳能转换器件”专利权；太阳电池的发展历史1954年美国贝尔(Bell)实验室太阳电池的发展历史1958美国信号部队的T.Mandelkorn制成n/p型单晶硅光伏电池，这种电池抗辐射能力强，这对太空电池很重要；Hoffman电子的单晶硅电池效率达到9%；第一个光伏电池供电的卫星先锋1号发射，光伏电池100平方厘米，0.1W，为一备用的5毫瓦的话筒供电；1958年开始,单晶硅太阳电池在人造卫星\宇宙飞船\航天飞机等空间飞行器作为供电电源的应用,推动了太阳电池的发展,形成小型产业规模,单晶硅太阳电池市场价格1W-100USD;1959Hoffman电子实现可商业化单晶硅电池效率达到10%，并通过用网栅电极来显著减少光伏电池串联电阻；卫星探险家6号发射，共用9600片电池列阵，每片2平方厘米,共约20W；1960Hoffman电子实现单晶硅电池效率达到14%；1962第一个商业通讯卫星Telstar发射，所用的太阳电池功率14W；1963Sharp公司成功生产光伏电池组件；日本在一个灯塔安装242W光伏电池列阵，在当时是世界最大的光伏电池列阵；1964宇宙飞船“光轮发射”，安装470W的光伏列阵；1965PeterGlaser和A.D.Little提出卫星太阳能电站构思；太阳电池的发展历史1958美国信号部队的T.Mandel太阳电池的发展历史1966带有1000W光伏列阵大轨道天文观察站发射；1971年斯皮尔等人(W.E.Spear)采用辉光放电法分解硅烷(SiH4)制得氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)，1975首次成功实现对a-Si:H的掺杂，获得n型和p型材料，为器件制造打下了基础；1972法国人在尼日尔一乡村学校安装一个硫化镉光伏系统，用于教育电视供电；1973美国特拉华大学建成世界第一个光伏住宅；1973世界发生石油危机，唤起人们对可再生能源的兴趣,特别是在地面上大面积使用太阳电池供电,受到各国政府高度重视;1974日本推出光伏发电的“阳光计划”；Tyco实验室生长第一块EFG晶体硅带，25mm宽，457mm长（EFG：EdgedefinedFilmFed-Growth,定边喂膜生长）；1977世界光伏电池超过500KW；D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear的1975年控制p-n结的工作基础上制成世界上第一个非晶硅（a-Si）太阳电池；1977年D.L.Staebler和C.R.Wronski在a-Si:H样品中发现，随光照其光电导和暗电导都显著减少，在150℃退火后又复原，这现象称为S-W效应，目前机理尚不清楚；1979世界太阳电池安装总量达到1MW；1980ARCO太阳能公司是世界上第一个年产量达到1MW光伏电池生产厂家；三洋电气公司利用非晶硅电池率先制成手持式袖珍计算器，接着完成了a-Si组件批量生产并进行了户外测试；1980年开始,人们注重研究高效率太阳电池,以降低生产成本;1981名为SolarChallenger的光伏动力飞机飞行成功；太阳电池的发展历史1966带有1000W光伏列阵大轨道天太阳电池的发展历史1983世界太阳电池年产量超过21.3MW；名为SolarTrek的1kW光伏动力汽车穿越澳大利亚，20天内行程达到4000公里；1984面积为1平方英尺（929cm2）的商品化非晶硅太阳电池组件问世；1985,单晶硅太阳电池用于地面供电电源,

太阳电池售价1W-10USD,2000年,1W-2.5USD,2010年美国目标:1W-1USD;澳大利亚新南威尔士大学MartinGreen研制单晶硅的太阳电池效率达到20%；19866月，ARCOSolar发布G-4000—世界首例商用薄膜电池“动力组件”；198711月，在3100公里穿越澳大利亚的PentaxWorldSolarChallengePV-动力汽车竞赛上，GMSunraycer获胜，平均时速约为71km/h；1991世界太阳电池年产量超过55.3MW；瑞士Grätzel教授研制的纳米TiO2染料敏化太阳电池(GraezelCell)效率达到7%;1995年纳米TiO2染料敏化电池转换效率达到10%;太阳电池的发展历史1983世界太阳电池年产量超过21.3太阳电池的发展历史1995世界太阳电池年产量超过77.7MW；光伏电池安装总量达到500MW；1998世界太阳电池年产量超过151.7MW；多晶浇铸硅太阳电池产量首次超过单晶硅；

1999世界太阳电池年产量超过201.3MW；美国NREL的M.A.Contreras等报道铜铟锡（CIS）电池效率达到18.8%；非晶硅电池占市场份额12.3%；2000世界太阳电池年产量超过287.7MW，安装超过1000MW，标志太阳能时代到来；2001世界太阳电池年产量超过399MW;WuX.,DhereR.G.,AibinD.S.等报道碲化镉（CdTe）电池效率达到16.4%；单晶硅太阳电池售价约为3USD/W；德国人制作PVC太阳电池；2002世界太阳电池年产量超过540MW；多晶硅太阳电池售价约为2.2USD/W；太阳电池的发展历史1995世界太阳电池年产量超过77.7太阳电池的发展历史2003太阳电池年产量超过760MW；德国FraunhoferISE的LFC（Laser－firedcontact）晶体硅太阳电池效率达到20%;2004太阳电池年产量超过1200MW；德国FraunhoferISE多晶硅太阳电池效率达到20.3%;非晶硅电池占市场份额4.4%,降为1999年的1/3，CdTe占1.1%;而CIS占0.4%；太阳电池的发展历史2003太阳电池年产量超过760MW；太阳电池发明人:（1954,BellLab)DarylM.Chapin,CalvinS.Fuller,GeraldL.Pearson太阳电池发明人:（1954,BellLab)太阳电池的基本理论光电效应现象爱因斯坦的光电效应理论光伏效应p-n结形成和特性太阳电池原理太阳电池等效电路太阳电池效率分析太阳电池的类型太阳电池的发展太阳电池的基本理论光电效应现象光电效应现象光电效应(photoelectriceffect)

现象最早在1887年由HeinrichHertz在从事电磁波实验时发现的，即金属表面在光的照射下发射电子。光电效应