新能源材料简介课件.ppt

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1、1新能源材料NewEnergyMaterials张景璋材料加工工程2主要分类太阳能电池材料储氢材料新型二次电池材料燃料电池材料核能材料3能源是人类社会生存和发展的重要物质基础,是现代文明的三大支柱之一。目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类的矿物能源为主，不但严重破坏生态环境，而且矿物能源不可再生，能源枯竭已成为共识。煤炭开采海上石油开采平台严重的生态破坏4生态环境严重破坏：1952年12月，伦敦烟雾；酸雨；河流干涸；56巨大的能源危机：已开采800亿吨石油，按现在的开采速度，地球上已探明的177

2、0亿吨石油储量仅够开采50年;已探明的173万亿立方米天然气仅够开采63年；已探明的9827亿吨煤炭还可用300年到400年;已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨，全球441座核电站每年消耗6万多吨浓缩铀，仅够使用100年左右。世界各国水能开发也已近饱和，风能、太阳能尚无法满足人类庞大的需求。7我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率不高，能源结构也不合理。2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；2020年，中国将投入足以实现年发电量1

3、50亿瓦的风力涡轮机，成为世界最大的风能生产国。尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只占据中国电力消耗总量的1%。8为缓解和解决能源危机，科学家提出资源与能源最充分利用技术和环境最小负担技术。新能源与新能源材料是两大技术的重要组成部分。新能源的发展必须靠利用新的原理来发展新的能源系统，同时还必须靠新材料的开发与利用才能使新系统得以实现，并提高其利用效率，降低成本。发展新能源材料是解决能源危机的根本途径。9新能源包括太阳能生物质能核能风能地热海洋能氢能太阳能氢能风能潮汐能地热核能10新能源材料是

4、指能实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术所需的关键材料，主要包括：硅半导体为代表的太阳能电池材料储氢合金为代表的储氢材料锂离子电池为代表的二次电池材料质子交换膜电池为代表的燃料电池材料铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料-------------11主要特点新能源材料能把原来使用的能源转变成新能源；新能源材料可提高贮能效率，有效进行能量转换；新能源材料可以增加能源利用的新途径。内蒙古四王子旗太阳能电池光伏电站太阳能热水器12太阳能电池材料13太阳能在未来能源结构中占有重要地位地球上一年接受的太阳能总量为

5、3.8×1018kW，远大于人类对能源的需求量；分布广泛，不需要开采和运输；不存在枯竭问题，可以长期利用；安全卫生，对环境无污染等。人造卫星上的太阳能电池14西班牙塞维利亚太阳能发电站—欧洲最大的太阳能电站，可供18万户使用，每年减排60万吨CO2槽式太阳能蝶式太阳能16通过光电转化将太阳辐射能转化为电能加以利用是太阳能利用中最活跃的研究领域。清华大学电力国家重点实验室太阳能电池开发综合利用系统17太阳能光电转化的核心装置是太阳电池。太阳电池的工作原理是光伏效应：太阳光照在半导体p-n结上，形成空穴-电

6、子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。光伏效应示意图太阳能电池P型半导体N型半导体19全球最大规模的光伏太阳能发电项目—鄂尔多斯市政府与美国firstsolar公司共建2000兆瓦太阳能光伏发电厂20世博中国馆、主题馆，世博中心、演艺中心等永久建筑的屋顶和玻璃幕墙上安装总装机容量超过4.68兆瓦的太阳能电池，每年能减排二氧化碳4000吨。主题馆屋面太阳能板面积达3万多平方米，是目前世界最大的单体面积太阳能屋面，年发

7、电量280万度，每年减排二氧化碳2800吨，节约标准煤1000多吨。世博中国馆世博主题馆212011年5月，世界首架无污染太阳能飞机进行跨国飞行(从瑞士飞抵布鲁塞尔需13小时)，飞行高度可达8700米，平均飞行速度为70-120公里/小时。用超轻碳纤维材料制成，总重1.6吨，由4台小型电力发动机驱动，机翼配备1.2万个太阳能电池板，翼展长度大约64米。22晶体硅太阳能电池晶体硅太阳电池是以硅半导体材料制成的大面积pn结，在p型硅片上制作很薄的掺杂n型层，在n型层上制作金属栅线作为正面接触电极，在背面制作

8、金属膜作为背面接触电极。晶体硅太阳电池具有性能稳定、资源丰富、无毒性等优点，是目前市场上的主导产品。单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池23非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池是以非晶硅为基体的薄膜太阳电池，电池效率已达到13％；世界总组件生产能力达到每年50MW，应用规模从手表、计算机等消费品用电源发展到兆瓦级的独立电站。非晶硅太阳能电池24化合物太阳能电池化合物太阳电池所用材料包括II-VI族化合物和III-V族化合物。II-VI族化合物包括CdT