《太阳电池基础》PPT课件

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1、IntroductiontoSolarPhotovoltaicTechnology太阳能光伏技术概论培训教师：冯少纯第一节§1.太阳电池发展史太阳能太阳是距离地球最近的恒星，直径约1390000km,体积和质量是地球的130万倍和33万倍。表面温度约为5800K，主要由氢和氦组成。其中氢占80%，氦占19%。太阳内部处于高温高压状态，不停进行着热核反应，由氢聚变成氦，并将质量转化为能量。青藏高原是我国太阳能资源最好的地区，而四川盆地云雨天气多，太阳能资源相对较差。太阳能当太阳光照射到地球时，一部分光线被

2、反射或散射，一部分光线被吸收，只有约70%的光线能到达地球表面。到达地球表面的太阳光一部分被表面物体所吸收，另外一部分又被反射回大气层。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。对太阳电池的实际应用起到决定性作用的是美国贝尔实验室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

3、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.Becquerel发现液体的光生伏特效应，简称为光伏

4、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（

5、Nobel）物理奖。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%。太阳电池发展史2000年世界太阳能电池年产量超过399MW；X.Wu，R.G.Dhere，D.S.Aibin等报道碲化镉（CdTe）太阳能电池效率达到16.4%；单晶硅太阳能电池售价约为3USD/W。2002年世界太阳能电池年产量超过540MW；多晶硅太阳能电池售价约为2.2USD/W。预计未来世界太阳2020年太阳能发电成本

6、与化石能源成本相接近，德国可再生能源占20%。2030年太阳能发电达到10%~20%；德国将关闭所有的核电站。能发电产业的发展预计未来世界太阳2050年世界太阳能发电利用将占世界能源总能耗30%~50%份额。2100年以煤、石油、天然气为代表的化石能源基本枯竭，人类主要利用太阳能、氢能、风能、生物质能等洁净可再生能源。人类将充分利用太阳能发电。能发电产业的发展中国太阳能发电发展史1958年我国开始研制太阳能电池。1959年中国科学院半导体研究所研制成功第一片具有实用价值的太阳能电池。1971年3月在我国

7、发射的第二颗人造卫星——科学实验卫星实践一号上首次应用由天津电源研究所研制的太阳能电池。1979年我国开始利用半导体工业废次硅材料生产单晶硅太阳能电池。中国太阳能发电发展史我国大陆包括正在建设的太阳电池或太阳能电池组件产量可达10MW以上的厂家有很多，如：无锡尚德，保定天威英利，宁波太阳能，南京中电光伏，上海太阳能科技，云南天达和常州天合等。我国已成为世界重要的光伏工业基地之一，初步形成一个以光伏工业为源头的高科技光伏产业链。随着我国“可再生能源法”的实施，我国太阳能光伏发电将得到快速发展。预计在3～5

8、年内我国在太阳能光伏电池研发、生产、应用产品开发将形成一个世界级的产业基地，并将在国际太阳能光伏工业产业中占据重要的地位。太阳电池分类晶体硅太阳电池（包括单晶硅和多晶硅太阳电池）非晶硅太阳电池薄膜太阳电池化合物太阳电池有机半导体太阳电池第二节§2.半导体材料与理论半导体定义固体按导电性能的高低可以分为：导体半导体绝缘体它们的导电性能不同，是因为它们的能带结构不同。半导体种类按照成分可分为：有机半导体无机半导体（元素半导体、化合物半导体）按照