星空体育app下载太阳能电池的应用与前景论文docx本 科 生 毕 业 论 文论 文 题 目： 太阳能电池的应用与前景 作 者： 院 系： 数理学院 2015 年 5 月 3 日摘 要在现在社会的发展和进步中，资源和环境一直都是制约许多国家持续发展的两大瓶颈,因而在环境愈加恶化、资源日益紧缺、科技日新月异的今天，对于清洁的可再生能源的研究成为了热点。太阳能作为一种可再生能源，不仅来源较为广泛，并且几乎不会产生污染，因而倍受研究人员的青睐，也是前景比较广阔的研究方向。太阳能能否在未来被充分的开发和利用已成为世界各国政府及科研机构必须面临的挑战，作为其中之一的太阳能发电技术，更是受到人们的普遍关注。未来，太阳能发电技术将被大规模的应用于各个行 业和领域，这都是因为太阳能发电具有许多其他能源无法具有的优点，其中就包括没有噪声，没有污染，不消耗燃料，不需要复杂的机械结构，不需要专门的看守人员，建造方便，维护方便，故障率低，规模可大可小，不需要远程传输，可方便地与各种器械设施或建筑相结合等。近年来，太阳能电池发电技术在国际上飞速发展，例如，美 国、欧洲及日本制定了庞大的光伏发电发展计划，世界光伏市场开始由边远的农村和特殊应用向家用发电和大规模使用的方向发展，光伏发电已经由补充能源向替代能源转变。但是，太阳能的运用和储存成为了近年来研究的热点，太阳能电池这个名词近几年也日渐深入到人民的生活中，但是对它的了解程度相信大家都不高，此文会带给大家对太阳能电池更深认识。太阳能电池无论在哪一个方面都占有很大的优势，在开发和利用上面前景无限。本文主要从三个大方面介绍太阳能电池相关的内容：技术背景、研究方向和发展前景。关键词：太阳能电池；清洁能源；研究现状；发展趋势the future, will be the large-scale application of photovoltaic power generation technology in every industry and field, this is because solar power has many advantages of other energy, including no noise, no pollution, no fuel consumption, does not require complicated mechanical structure, do not need special guard personnel, construction is convenient, easy maintenance, low fault rate and size but can small, do not need remote transmission, can be easily combined with various equipment or construction, etc.In recent years, the solar cell power generation technology rapid development in the world, for example, the us, Europe and Japan has large photovoltaic development plan, the worlds photovoltaic market started by a remote rural and special application to the home power and the direction of large-scale use, photovoltaic power generation has been from the added energy to alternative energy sources however, the use of solar energy and storage has become a research hotspot in recent years, solar cells, the term also increasingly deep into peoples life in recent years, however, believe everyone dont have a high level of understanding of it, this article will give you a deeper understanding of solar cells.Solar cells, regardless of where one has been a great advantage, in the prospects for development and utilization of the infinite.This article mainly from three aspects to introduce solar cells related content: \ technical background, the research direction and development prospectsKey words: The solar cell;Clean energy;The research status;The development trend 目 录第1章 论文绪论11.1 选题历史背景及意义11.2 太阳能电池发展过程11.3 相关文献综述2第2章 太阳能电池初入及分类42.1研究热点、难点、瓶颈42.2太阳能电池分类42.3太阳能电池的基本工作原理52.4 问题总结……………….………………………………………………………………………………8第3章 太阳能电池应用现状93.1太阳能电池在国内外应用现状对比93.2太阳能电池在我国的应用现状93.3 制约高效太阳能电池发展的因素113.4太阳能电池总结及展望12第4章 太阳能电池的实际应用与发展前景135.1实际应用135.2发展前景14结束语16致谢17参考文献18附录19第1章 论文绪论1.1 选题背景及意义太阳能电池这个名词相信大家都略有所闻，但是对它的了解程度相信大家都不高，相信此文会带给大家更深认识。 其实早50年前，太阳能电池就被发明出来，但是当时的太阳能电池的转换效率低下，并且价格极其昂贵，主要用作卫星、灯塔和电子计算器等的电源；直到90年代，太阳能电池的效率才有了一定的提高，开始应用进入家庭和大楼；而现在，太阳能电池正向全球扩展。 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。一光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，它是一种能将太阳光直接转化为电能的器件，算是一种特别的小型电源。太阳能电池大有前途，可以长期使用，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。它可以只靠太阳光转化成电能，相对于火力发电、核能发电来说，它不会引起环境污染；而相对于水力发电、风力发电来说，它所需要的金钱是较少，所消耗的资源也是无限的，对于普通城市的人来说更加方便，它也减少了电在导线上的消耗；相对于普通太阳能板来说，它能够直接应用到各种的生活家用电器，在国外甚至还有以太阳能电池作为电源的特种跑车竞赛活动，所应用的范围比太阳能板广泛；而对于普通干电池来说，它所能提供的电是普通干电池无法攀比的，并且它的使用期叫、较长，不会在短时期内丢弃或消耗完电能，从客观方面看是减少了垃圾排放，更加环保；所以，综合以上全部，太阳能电池无论在哪一个方面都占有一定优势。开发太阳能电池前途无限。1.2 太阳能电池的发展过程1.1954年贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池到1960年为第一发展阶段，导致效率提升的主要技术是硅材料的制备工艺日趋完善、硅材料的质量不断提高使得电池效率稳步上升，这一期间电池效率在15%。2.1972年到1985年是第二个发展阶段，背电场电池（BSF）技术、“浅结”结构、绒面技术、密栅金属化是这一阶段的代表技术，电池效率提高到17%，电池成本大幅度下降。3.1985年后是电池发展的第三阶段，光伏科学家探索了各种各样的电池新技术、金属化材料和结构来改进电池性能提高其光电转换效率，表面与体钝化技术、Al/P吸杂技术、选择性发射区技术、双层减反射膜技术等。许多新结构新技术的电池在此阶段相继出现，如效率达24.4%钝化发射极和背面点接触（PERL）电池。4.目前相当多的技术、材料和设备正在逐渐突破实验室的限制而应用到产业化生产当中来。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。发展阶段发展时间主要技术材料电池效率一1954-1960单晶硅15%二1972-1985背电场电池17%三1985-至今许多新结构新技术 24.4%1.3 相关文献综述对于太阳能电池的相关研究，许多专家学者给出了自己的意见和看法,很多研究是站在市场与相关高新技术的角度进行分析的。下面就是几位学者对太阳能电池的应用与发展作出的观点：.例如薛钰芝、张力、林纪宁在《太阳能光伏技术的研究与发展》2003年12月第四期第24卷中分析了发展太阳能电池光伏技术的必要性，介绍了世界各国家太阳能光伏发电的情况、特点及我国发展的现状，阐明太阳能太阳能光伏技术研究发展的趋势及特点，及光伏发电的三个阶段，提出了新型光伏技术即三代太阳能光伏电池的设想。林红、李鑫、李建保等在《太阳能光伏技术发展的新概念》2008年6月第30卷中。详解不断膨胀的市场与严重制约的原料在化石能源日益枯竭和全球气候持续变暖的环境背景下,以太阳能光伏技术为支撑的太阳能利用正在给人类的能源消费结构带来性的变化。据国际权威机构Schott So-lar GmbH公司预测,世界太阳能电池市场正呈现并将继续维持高速增长的势头。王长贵在《开发利用新能源与可再生能源的意义太阳能》中阐述了不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从为世界上20多亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发，发展新能源和可再生能源均具有重大战略意义。1新能源和可再生能源是人类社会未来能源的基石，是化石能源的替代能源。张化德在《太阳能光伏发电系统的应用对光伏并网发电系统的两种重要形式》中(分布式光伏并网发电系统与大规模集中式光伏并网发电系统)的原理与特点进行了详尽的阐述,分析并总结出这2种光伏并网发电系统接入电网后会对电网主要产生如下几方面的问题:关于谐波、电压与频率的电能质量问题;孤岛效应问题;可靠性与稳定性问题;电网效益问题;配电网的负荷特性、规划与调度、配电网自动化、配电网电压、配电网保护等问题。在此基础上对光伏并网发电系统接入电网后所产生的每类问题的原因及国内外研究现状与主要解决措施进行了综述。引言随着世界经济的飞速发展,人类对能源需求的日益增加,以及传统能源的日益枯竭,人们开始将目光投向了清洁可再生的新能源,希望其能改变现在的能源结构,进而实现可持续发展。太阳能作为一种清洁可再生的能源,以取之不尽、用之不竭、廉价、无污染的特点使其有着其他新能源。以上文献介绍了近几年学者们对质量评价问题以及关联度分析问题的理论研究成果。随着人们的进一步研究提高转换效率和降低成本仍然是太阳能电池发展的大趋势。在降低成本方面，硅太阳能电池主要还是通过减少硅片厚度实现；而在提高转换效率方面，对新的太阳能电池技术的探索已经开始。第2章 太阳能电池初入及分类2.1研究热点、难点、瓶颈随着新型太阳能电池的涌现，以及传统硅电池的不断革新。新的概念已经开始在光伏技术中显现，从某种意义上讲，预示着光伏技术的发展趋势。光伏器件日趋薄层化、柔性化、叠层化。薄层化不仅从原料节省以及效率提高上带来好处，同时也使器件的制备更为简便；柔性化使光伏器件更加方便实用，从根本上解决了器件的便携问题；叠层化提高了器件整体上的光能转换效率。?根据光伏电池发电成本测算，目前太阳能并网发电的成本约为火电等常规电源的10倍，且中短期内这一成本无法得到有效的下降，根据IEA和EPIA的研究，2020年前光伏发电成本的下降主要源于产业政策补贴和规模化，2020~2040年间通过技术进步和光伏利用效率的提升，才能与常规电源的峰值成本接轨，而要真正达到取代常规电源的成本，预计在2050年左右才有可能。硅作为半导体产业的重要原料，如今己集中运用到光伏产业中，太阳能级晶体硅发展的历史可谓复杂而曲折。?综上所述，我们认为，多晶硅成为整个光伏产业链的瓶颈，其根源在于光伏技术的局限性，晶体硅尽管仍是光伏电池的绝对主流，但技术发展往往会促进这种格局的改变，薄膜电池作为替代性和互补性的产品能否成为另一支主流力量，仍然依赖于技术与规模经济，但可以确定的是，初生的光伏产业必将经历技术结构调整引导产业结构。 2.2太阳能电池分类在分析太阳能电池工作原理之前我们先了解一下太阳能电池的几大分类，从而更清楚的了解太阳能电池的工作过程。太阳能电池大致分为五大类，分别是： 硅太阳能电池太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但是唯一缺点是单晶硅成本价格较高。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。2．多元化合物薄膜太阳能电多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。3．聚合物多层修饰电极型太阳能电池 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。4．纳米晶体太阳能电池纳米晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。5. 有机太阳能电池有机太阳能电池是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今产业化的太阳能电池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由无机材料制成的。所以有机材料电池尚处于研究阶段2.3太阳能电池的工作原理太阳电池的基本工作原理：是光电转换效应。一般来说，这种效应是指吸收光能，产生电动势的现象。不仅是固体，在液体、气体中也常常可以观察到。但是从产生能量观点来看，光电转换效应，有效的只是固体，特别是半导体。因此这里以半导体为例说明太阳电池的工作原理。理论上讲，无论是固体、液体还是气体都有一定的将光转换为电的能力，但转换能力的差别极其大，可能差几个、几十个或几百个数量级。在固体中，尤其在半导体内，其光电转换的效率相当高。人们把太阳辐射光直接转换为电能的器件称为太阳电池。太阳电池是一固态半导体器件。它完全依靠内部的固体结构实现光转换为电的，没有任河活动部件。太阳能电池是由半导?体硅材料中沉入一?定的?微?量杂?质后?而制成的?单结光?电池，如下图所示，在P型和N型半导体的接?触处，由于电子和空穴的扩散，使P型的一边堆积负电荷（设为P区），N型的一边堆?积正?电荷（设为N区），在PN的交?界处形?成一个厚度约为7纳米的电偶极层，即PN结，而结内具有一定的电场E，同时又形成了一个稳定的电势差即为势垒 2.3.1 太阳能电池基本原理图用于光伏电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个 “空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示;如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P-N结。光伏电池的奥妙就在这个“结”上，P-N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当光伏电池受到阳光照射时，电子接受光能，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向 P型区移动，使P型区带正电。这样，在P-N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。这种现象就是上面所说的“光生伏打效应”。如果分别在P型层和 N型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 光伏组件其实就是把单个的太阳能电池片连接起来，封装成防水组件，以防潮和防漏电。光伏组件一般是由玻璃基板，胶联醋酸乙烯封装薄膜(E V A )，硅片和相关线材及起保护固定作用的背板材料组成。制造光伏组件的半导体材料已知的有十几种，如锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等，因此，光伏组件的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳能电池要算硅光伏电池，但从固体物理学上讲，硅材料并不是最理想的光伏材料，这主要是因为硅是间接能带半导体材料，其光吸收系数较低，所以研究其他光伏材料成为一种趋势。其中，碲化镉(C dT e)和铜铟硒(C uInSe2)被认为是两种非常有前途的光伏材料，目前已经取得一定的进展，但是距离大规模生产，并与晶体硅太阳能电池抗衡还需要大量的工作去做。如下图为太阳能电池的基本模型。 2.3.2 太阳能电池基本模型2.3问题总结太阳能电池工作原理概述：阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏打效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。影响天阳能电池转换效率的因素：主要可规划为制作电池的材料，太阳能电池的制程，太阳能电池的表面处理以及太阳光板的角度处理. 时至今日，太阳能电池的发展仍存在很多局限性，例如生产成本高、运行效率低以及耐用性问题。但在未来随着技术和材料的创新，这些太阳能电池发电的不足都将被消除。最近，美国W.E.Spear公司开发了一种新型薄膜太阳能电池材料，其生产成本仅为传统单晶硅电池的百分之一，且发电能力稳定；近日，夏普公司宣布，他们已研发了一种太阳能电池转换效率达到43.5%，其刷新了太阳能电池转换效率为36.9%的最高纪录，被称“展示了绿色能源的光明未来”第3章 太阳能电池的应用现状3.1太阳能电池在国内外应用现状的对比? 我国做为一个能源利用率不高但能源消耗巨大的国家，对太阳能技术能够带来的能源利益更加迫切，从1995年以来，我国分别从美国、德国等发达国家引进光伏技术，并通过10年的研究创新，如今在光伏发电技术领域已取得相当好的成绩。国内太阳能电池的发展状况?1958年，我国开始对光伏技术的研究，主要的研究对象是p/n型单晶硅太阳能电池，1963年，我国的单?晶硅太阳?能电?池的光伏?转换?效率已达12.9%，当时的n/p型硅太阳能?电池光电转换效率比p/n型低，它主要的?目标是空?间应用。1969年，半导体所停止了硅?太阳电池研发，随后，天?津18所为东方红二号、三号、四号系列地?球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。1971年我国制造的第一颗科学实验卫星使用的就是n/p型电池。在重点研究空间太阳能电池的同时，也开展了地面使用太阳能电池的开发。1998年，中国政府开始关注太阳能发电，拟建第一套3MW多晶硅电池及应用系统示范项目[4]。?近些年来我?国在“973”和“863”等重?大?项目中，也将太?阳能?电池的研究和发展放到了?非常关键的位置。在我国的国家“十?五”科?技攻?关计划中?重?点?提出对光伏技术项目的研究都有重大安排。从?2003?年起，我国太阳能电池产业增长加快，估计在近期还会有新的研究成果出现，我国太阳能电池工业正进入了一个快速发展阶段。?目前我国重点研究目标是对薄膜硅基太阳能电池的研究与应用，正大力发展太阳能电池发电计划，所以，未来我国的主要能源将由化石燃料逐步转变成清洁的太阳能。3.2太阳能电池在我国应用的现状我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国内在集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年内投入2.5亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地，该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体，一期工程完成后可达到年产3兆瓦多晶硅太阳能电池的能力，填补了我国在太阳能开发应用方面多项空白，并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。但从整体上分析，国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚，尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平，整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明，国内目前仅建有5个（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约有4.5兆瓦（注：1兆瓦（MW）为1000千瓦），工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达18.3％，比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍，我国太阳能电池平均转换效率不高，其主要原因是专用材料国产化程度低，如封装玻璃就完全依赖进口，低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求，科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。中国对太阳能电池的研讨开辟任务高度看重，早在七五时期，非晶硅半导体的研讨任务曾经列入国度严重课题；八五跟九五时期，中国把研讨开辟的重点放在年夜面积太阳能电池等方面。2003年10月，国度发改委、科技部制订出将来5年太阳能资本开辟筹划，发改委光亮工程将筹资100亿元用于推动太阳能发电技巧的利用，筹划到2015年天下太阳能发电体系总装机容量到达300兆瓦。中国已成为寰球光伏产物最年夜制作国，中国行将出台的《新动力振兴计划》，中国光伏发电的装机容量计划为2020年到达20GW，是本来《可再生动力中临时计划》中1.8GW的10多倍。2002年，国度有关部委启动了西部省区无电乡通电筹划，经由过程太阳能跟小型风力发电处理西部七省区无电乡的用电成绩。这一名目的启动年夜年夜安慰了太阳能发电工业，海内建起了多少条太阳能电池的封装线，使太阳能电池的年出产量敏捷增长。据专家猜测，中国光伏市场需要量为每年5MW,2001～2010年，年需要量将达10MW，从2011年开端，中国光伏市场年需要量将年夜于20MW。海内太阳能硅出产企业重要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地跟四川峨眉半导体资料厂等厂商，此中河北宁晋单晶硅基地是天下最年夜的太阳能单晶硅出产基地，占天下太阳能单晶硅市场份额的25%阁下。在太阳能电池资料卑鄙市场，海内出产太阳能电池的企业重要有宏威团体、无锡尚德、海润光伏、南京中电、保定英利、河北晶澳、林洋新动力、姑苏阿特斯、常州天合、拓日新能、云南天达光伏科技、宁波太阳能电源、京瓷（天津）太阳能等公司，总计年产能在800MW以上。时至今日，太阳能电池的发展仍存在很多局限性，例如生产成本高、运行效率低以及耐用性问题。但在未来随着技术和材料的创新，这些太阳能电池发电的不足都将被消除。最近，美国W.E.Spear公司开发了一种新型薄膜太阳能电池材料，其生产成本仅为传统单晶硅电池的百分之一，且发电能力稳定；近日，夏普公司宣布，他们已研发了一种太阳能电池转换效率达到43.5%，其刷新了太阳能电池转换效率为36.9%的最高纪录，被称“展示了绿色能源的光明未来”3.2电动汽车的能耗模型3.3制约高效太阳能电池发展的因素(1)材料能带宽度 开路电压Voc随能带宽度eg的增大而增大，但另一方面，短路电流密度jsc随能带宽度eg的增大而减小。结果是可期望在某一个确定的eg处出现太阳电池效率的峰值。 (2)温度 随温度的增加，效率η下降。isc对温度t很敏感，温度还对voc起主要作用。对于si，温度每增加1℃，voc下降室温值的0.4％，η也因而降低约同样的百分数。例如，一个硅电池在20℃时的效率为20％，当温度升到120℃时，效率仅为12％。又如gaas电池，温度每升高1℃，Voc降低1.7mv或降低0.2％。即温度高了，电池的开路电压与电流都会降低，即电池的转换效率会降低。 (3)光生载流子复合寿命 对于太阳电池的半导体而言，光生载流子的复合寿命越长，短路电流Isc会越大。在间接带隙半导体材料如si中，距离p-n结100μm处也能产生相当多的载流子，如果这些位置的光生载流子寿命能大于lμs，就可以被p-n结收集，从而输送到外电路。载流子的长寿命也会减小暗电流并增大voc。达到长寿命的关键是在材料制备和电池的生产过程中，要避免形成复合中心。 (4)光强 将太阳光聚焦于太阳电池，可使一个小小的太阳电池产生出大量的电能。设想光强被浓缩了x倍，单位电池面积的输入功率和isc都将增加x倍，同时voc也随着增加(kt／q)lnx倍。因而输出功率的增加将大大超过x倍，而且聚光的结果也使转换效率提高了。 (5)金属栅线和光反射 在前表面上的金属栅线不能透过阳光，为了使isc最大，金属栅线占有的面积应最小。为了使rs减小，一般是使金属栅线做成又密又细的形状。因为有太阳光反射的存在，不是全部光线)增加p-n结数目 开路电压V0随反向饱和电流I0的减小而增大，而Eg的增大使I0迅速减小，所以V0随Eg的增加而增加。Eg的增加，太阳光中能量大于Eg的光子数减少，所以闭路电流Is减小，则一定存在着一个最佳的Eg使得能量转换效率最高。 增加p-n结数目相当于电池的串联，多层p-n结电池各层材料应使其各自不同的禁带宽度匹配可见光中不同的频段，增大了电池对光子的响应范围，形成更多的电子空穴对，增加了电池效率。3.4太阳能电池的总结及展望 经过如上论述从增加p-n结制造叠层太阳能电池拓宽吸收光谱，最大限度地将光能变成电能，提高了太阳能电池的能量转换效率；另一方面使用较廉价的聚光透镜代替昂贵的太阳能电池大幅减少太阳能电池元件的使用数量，就可以大大降低成本，显著提高太阳能电池芯片的使用率使其太阳能能量转换效率可达31%～40.7%。这两项技术在提高太阳能电池效率同时降低电池制造成本，为未来太阳能发电取代传统能源奠定一定基础，指导我们将来从事和研究方向。?由于本人能力有限，所以在研究论述中还存在一些不足，有些问题没能够彻底坚决。例如：叠层太阳能电池的设计中未能找到最适合的两种晶格匹配良好的半导体晶体；聚光光伏系统需要对太阳能跟踪，而太阳能跟踪器的精度聚光比的增加而增加，对太阳能电池需要一个较贵的组件、较好的设计及低价的冷却系统未能进行详尽阐述。对于太阳能电池的展望：其实在未来，太阳能电池也是大有市场的，因为它可以应用于各个范围：1、家庭发电系统；2、无线、各类电子产品，如计算机、收音机等；4、交通运输，如汽车、灯塔等；5、农业生产；6、。并且迈入21世纪，科技日新月异，各类新型的电子产品被研发出来，并进入平民百姓的生活，但是这些产品都需要有电源供应，缺了电源，这些新产品还是“英雄无用武之地”！而在我们的太阳能电池被不断推广到全球后，这个问题将会成为历史。其实太阳能电池可以应用于各方面，例如：作为一种特别电源，可以用在半导体收音机上，变成有阳光就可以听广播，这个使用于物资贫乏的西北部贫瘠地区；它还可以用与手机上，就像在为手机进行慢性充电，延长普通手机电池的使用期；还有，对于几个月才换一次电池的手表之类的，如果用的是太阳能电池，那么可以说是彻底免去了更换电池的麻烦??如果有厂家研发出类似这样的产品，那么相信其市场肯定是十分的大！?太阳能电池已经经历了过去“被研发”与现在“被提高，被推广”两个阶段，相信到未来“被广泛使用”这一阶段不会再遥远，它在将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体！第4章 太阳能电池的实际应用与发展前景4.1.1太阳能热水器太阳能热水器是太阳能热利用的主要产品之一。它是利用温室原理，将太阳的能量转变为热能，并向水传递热量，从而获得热水的一种装置。主要由集热器、储热水箱、循环水泵、管道、支架、控制系统及相关附件组成。 在世界范围内，太阳能热水器技术已很成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。国际上，太阳能热水器产品经历了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展阶段，目前其产品的发展方向仍注重提高集热器的效率，如将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层，以减少热量损失；聚酯薄膜的透明蜂窝已在德国和以色列批量生产。太阳能热水器以其安全、节能、环保、方便的突出特点，日益倍受瞩目。我国太阳能热水器的发展，经历了四个阶段：闷晒式、平板式、玻璃真空管式、热管线太阳能与建筑一体化太阳能建筑一体化和并网发电系统，是直接将所发的电能并入公共电网，无须储能系统，避免了蓄电池的二次污染，具有高技术、无污染和自供电的特点，能够强化建筑物的美感和建筑质量，具有多功能和可持续发展的特征。建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积，不需要占用土地，省去光伏系统的支撑结构，省支输电费用，光伏阵列可以代替常规建筑材料，从而节省安装和材料费用。太阳能光伏系统和建筑的完美结全是体现了可持续发展的理想范例，国际社会十分重视。国际能源组织（IEA）于1991年和1997年相继两次启动建筑光伏集成计划，计划的实施对建筑光伏集成起了重要的开拓和推动作用，许多国家相继制定了本国的屋顶计划，使得建筑光伏集成技术如旭日东升，蓬勃发展。 世界各国光伏建筑一体化和并网发电项目： 美国“百万屋顶计划” ：计划从1997年开始到2010年，将在百万个屋顶上，安装总容量达到3025MWP的光伏系统，并使发电成本降到6美分/KWh。 德国“十万太阳屋顶计划” ：德国1997年开始实施“十万太阳屋顶计划” ，至2004年，德国实施“购电法”完成了十万个太阳能屋顶的安装计划。 日本“新阳光计划” ：日本自1992年启动了“新阳光计划” ，同时颁布了新的净电计量法，要求电力部门以商品价格购买多余的光伏电量，并实行补贴政策。日本居民光伏屋顶系统最近5年增长率为96.7%，日本政府计划2010年总计安装4820兆瓦。 意大利“全国太阳能屋顶计划” ：意大利1998年开始实行“全国太阳能屋顶计划” ，于2002年完成，总投入5500亿里拉。 太阳能与建筑一体化是未来住宅的发展方向，太阳能能源建筑系统是绿色能源和新型建筑理念两大的交汇点，发达国家对此都予以了充分重视。我国国家建设部为了尽快提高太阳能在建筑上的应用水平，已经将太阳能应用作为建筑节能的主要组成部分列入将于2010年实施的“中国住宅阳光计划” 。上海地产将在近2年内推行建筑节能材料，其中上项主要指标就是在太阳能应用方面做出努力，使建筑节能成为城市现代化建设新的经济增长点。4.1.3太阳能干燥20世纪70年代以来，世界各国开始重视能源问题，开展了太阳能热利用研究，其中也包括了太阳能干燥的研究。在我国，太阳能干燥首先是在一些生产单们搞起来的，分别由几十个单们建成了近60座试验性的和生产性的太阳能干测距燥装置，总采光面积达5000多m2，太阳能干燥利用呈现出十妥火热的发展趋势。（1）太阳能干燥的原理?太阳能干燥就是使被干燥的物料，或者直接吸收太阳能并将它转换为热能，或者通过太阳集热器所加热的空所进行对流流热而获得热能，继而再经过以上描述的物料表面与物料内部之间的传热，传质过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中去，最终达到干燥的目的。?太阳能干燥通常采用空气作为干燥介质。在太阳能干燥器中，空气与被干燥物料接触，热空气将热量不断传递给被干燥物料，使物料中水分不断汽化，并把水汽及时带走，从而使物料得以干燥。?4.2太阳能电池的发展前景能源危机和环境污染已经成为当今世界各国面临的共同问题。随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，石油的枯竭几乎像一个咒语，给人类带来了不安。各国都开始力推可再生能源，其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”，发展太阳能已是大势所趋，太阳能时代已为时不远了。 太阳能光电池是利用半导体光伏效应制成的光电 转换器件，它既可以作为电源,又可以作为光电检测器件[1] 。目前占主流的太阳电池是硅太阳电池，它又分单品硅人阳电池、多晶硅太阳电池（总称晶体硅太阳电池）和非晶硅太阳电池。此外，还有CaAs 太阳电池、 CdTe太阳电池，CuInSe2 （CIS）和染料敏化太阳电池（DSSC）等等。本文并就其研究现状、存在的问题、解决的途径以及发展 趋势等做了一些分析。?数据表明，已知太阳光照射到地球上的平均能量密度为?1376W/平方米[9]，假设能量转化率已达到?为?30%。城市每个三口之家每天的平均用电量为?3kw·h[9]，平均太阳光照时间?4h，则只需不足?2?平方米太阳能电池板即可为之提供充足的电力。另一方面，家庭电路最大熔断电流一般?在?20A左右，最大瞬时功率?4400W。达到此瞬时功率只需?10平方米左右的太阳能电池板即?可。?工厂、学校的等大型耗电场所则依靠水利、风力发电、核能发电等途径获得电力。这种?多层次的供电体系既可以保证社会正常运转，也充分利用了清洁能源。?由上述计算我们也以大致看出，太阳能电池只能作为辅助能源，而不能作为主要能源使?用。因为太阳能虽然总量很大，但受场地及成本等因素限制不可能达到很高的功率，难以满?足高耗电场所的电力需求，而且太阳能受天气情况等因素影响较大，并不十分稳定，所以利?用它做主要能源是不现实的。?5.总结?综上，太阳能作为一种重要辅助能源在未来社会占据着不可取代的地位，而有机太阳能?电池也必将因为其优越的性能和低廉的成本在未来能源领域显示出不可比拟的竞争力。结束语为了应对能源危机和环境污染，新能源已是全球关注的焦点，太阳能因其清洁环保尤其备受关注。近几年太阳能电池产业以平均年增长率为30%的速度飞速发展。摆在人们面前的课题是如何进一步提高转换效率、降低成本使太阳能电池的成本降低到与常规能源发电相当的水平。近几年，我国太阳能光伏产业以倍增速度快速发展，一举成为全球最大的太阳能电池生产国。然而就目前我国的太阳能应用市场发展明显滞后国外，影响太阳能电池推广应用除了政策的原因外，主要是因为它的成本太高。因此，进一步降低制造成本是太阳能电池得以大规模应用的关键。业内人士表示，提高太阳能电池转换效率是降低成本的有效途径之一，据了解，转换效率提高1%，成本会降低7%。综上所诉提高太阳能电池效率是光伏行业迅速取代传统能源的必胜法宝，因此本文从太阳能电池的种类、制造工艺星空体育平台、光伏发电中能量损失分析提升效率途径和将来的发展方向。也从材料的微观结构入手论述了材料的光生载流子复合寿命、p-n结数目、温度和光强等因素对光生伏特效应的影响，从而为提高太阳能电池光电转换效率提供可行的理论依据 。分析各类太阳能电池应用问题作为我的毕业论文设计，是对我大学学习的一个总结．在历时将近半年的时间里，按照处理实际问题的步骤对相关问题进行了分析，建立了数学模型并解决模型问题，都让我从中都受益匪浅.在分析和解决这个实际问题中，也遇到了很多疑惑和困难．在遇到问题、分析问题和解决问题的过程中，模型也逐步完善，本人也得以学习和成长致谢在论文设计的过程中，我的论文指导教师彭丽萍对各个环节给予了细心指引与教导, 使我得以最终完成毕业论文设计. 导师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，他高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我. 这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助. 在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！经过了三个多月的学习和工作，我终于完成了这篇论文. 以上文献介绍了近几年学者们对质量评价问题以及关联度分析问题的理论研究成果。随着人们的进一步研究提高转换效率和降低成本仍然是太阳能电池发展的大趋势。在降低成本方面，硅太阳能电池主要还是通过减少硅片厚度实现；而在提高转换效率方面，对新的太阳能电池技术的探索已经开始.我学到了很多知识，也有很多感受，查看相关的资料和书籍，了解到国内外关于不同类型汽车能耗和使用成本问题的分析这一问题的独到见解，也让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间. 虽然我的论文作品可能还有很多不足之处，但是这次做论文的经历会使我终身受益，是对即将走进社会的我们的一次知识和能力的综合考验，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程. 没有学习就不可能有研究的能力；没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了. 希望这次的经历能让激励我在以后学习中继续前行！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢. 参考文献［1］太阳能光伏产业发展战略研究报告［R］ ［2］ 张德.光生伏特效应.材料物理［M］.2011 第1版 ［3］信息产业部电子科技委《太阳能光伏产业发展战略研究》课题组中国集成电路第6 期［J］ ［4］中国光伏产业发展研究报告［R］ ［5］太阳能光伏发电材料技术发展分析［A］ ［6］各国赛跑发展领军光伏材料市场［N］ ［7］叠层太阳能电池研究进展和发展趋势报告［R］ ［8］《面向2049年北京的城市发展》［J］ ［9］太阳能光伏发电材料技术发展分析［N］ ［10］ 薛钰芝、张力、林纪宁，太阳能光伏技术的研究与发展，大连铁道学院学 报，2003年12月第四期第24卷。［11］ 林红、李鑫、李建保等，太阳能光伏技术发展的新概念，世界科技研究与 发展，2008年6月第30卷。 ［12］王长贵 开发利用新能源与可再生能源的意义太阳能［J］ 2000（4） ［13］张化德 太阳能光伏发电系统的应用［D］山东大学 硕士学位论文 2007附录……[第21页 共18页][第 21 页 共 18 页][第 16 页 共 18 页]

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