太阳能光伏技术概论

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1、IntroductiontoSolarPhotovoltaicTechnology太阳能光伏技术概论材料科学与工程学院南昌大学-LDK研究中心南昌大学太阳能光伏学院太阳电池发展史半导体材料与理论硅片的生产太阳电池原理太阳电池工艺太阳电池理论分析太阳电池的表征太阳电池分类太阳电池的发展第三章太阳电池基础第一节§1.太阳电池发展史太阳电池发展史太阳能光伏发电最核心的器件——太阳电池。从1839年法国科学家E.Becquerel发现液体的光生伏特效应（简称光伏现象）算起，太阳能电池已经经过了160多年的漫长的发展历史。从总的发展来看，基础研究和技术进步都起到了积极推进的作用。对太阳

2、电池的实际应用起到决定性作用的是美国贝尔实验室三位科学家关于单晶硅太阳电池的研制成功，在太阳电池发展史上起到里程碑的作用。至今为止，太阳能电池的基本结构和机理没有发生改变。太阳电池发展史太阳电池后来的发展主要是薄膜电池的研发，如非晶硅太阳电池、CIS太阳电池、CdTe太阳电池和纳米燃料敏化太阳电池等，此外主要的是生产技术的进步，如丝网印刷、多晶硅太阳电池生产工艺的成功开发，特别是氮化硅薄膜的减反射和钝化技术的建立以及生产工艺的高度自动化等。太阳电池发展史回顾历史有利于了解光伏技术的发展历程，按时间的发展顺序，将于太阳电池发展有关的历史事件汇总如下：1839年法国实验物理学家E

3、.Becquerel发现液体的光生伏特效应，简称为光伏效应。1877年W.G.Adams和R.E.Day研究了硒（Se）的光伏效应，并制作第一片硒太阳能电池。1883年美国发明家CharlesFritts描述了第一块硒太阳能电池的原理。太阳电池发展史1904年Hallwachs发现铜与氧化亚铜（Cu/Cu2O）结合在一起具有光敏特性；德国物理学家爱因斯坦（AlbertEinstein）发表关于光电效应的论文。1918年波兰科学家Czochralski发展生长单晶硅的提拉法工艺。1921年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。

4、1930年B.Lang研究氧化亚铜/铜太阳能电池，发表“新型光伏电池”论文；W.Schottky发表“新型氧化亚铜光电池”论文。太阳电池发展史1932年Audobert和Stora发现硫化镉(CdS)的光伏现象。1933年L.O.Grondahl发表“铜-氧化亚铜整流器和光电池”论文。1951年生长p-n结，实现制备单晶锗电池。1953年Wayne州立大学DanTrivich博士完成基于太阳光普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。太阳电池发展史1954年RCA实验室的P.Rappaport等报道硫化镉的光伏现象，(RCA:RadioCorporation

5、ofAmerica，美国无线电公司)。贝尔(Bell)实验室研究人员D.M.Chapin,C.S.Fuller和G.L.Pearson报道4.5%效率的单晶硅太阳能电池的发现，几个月后效率达到6%。1955年西部电工（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%的商业太阳能电池产品，电池为14mW/片，25美元/片，相当于1785USD/W。太阳电池发展史1956年P.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。1957年Hoffm

6、an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。1958年美国信号部队的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100cm2，0.1W,为一备用的5mW话筒供电。太阳电池发展史1959年Hoffman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片太阳能电池列阵，每片2cm2，共20

7、W。1960年Hoffman电子实现单晶硅电池效率达到14%。1962年第一个商业通讯卫星Telstar发射，所用的太阳能电池功率14W。1963年Sharp公司成功生产光伏电池组件；日本在一个灯塔安装242W光伏电池阵列，在当时是世界最大的光伏电池阵列。太阳电池发展史1964年宇宙飞船“光轮发射”，安装470W的光伏阵列。1965年PeterGlaser和A.D.Little提出卫星太阳能电站构思。1966年带有1000W光伏阵列大轨道天文观察站发射。1972年法国人在尼日尔一乡村学校安装一个硫化镉光