太陽能電池

1、太陽能電池簡介太陽能電池簡介王立萍12011107摘要：摘要：太陽能電池是綠色清潔可再生能源，其應(yīng)用越來越廣泛。本文就太陽能電池的工作原理、分類、應(yīng)用現(xiàn)狀及未來展望對太陽能電池進(jìn)行了簡單介紹。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：太陽能電池、原理、太陽能電池的分類、應(yīng)用、展望0序言序言隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展煤炭、石油等不可再生能源儲備大幅度減少尋找和開發(fā)新能源成為當(dāng)前人類面臨的重要問題而太陽能作為一種取之不盡的能源受到廣泛重視，地球每天接收的太陽能可以滿足

2、全世界能量消耗近200年，太陽能作為可再生清潔能源得到了大力開發(fā)。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。太陽能電池的發(fā)展可追溯到19世紀(jì)，1893年法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏特效應(yīng)”，即“光伏效應(yīng)”；1930年朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽電池”；1954年第一個太陽能電池在美國的貝爾實驗室誕生，太陽電池技術(shù)的時代才終于到來；60年代，70年代，太陽能電池開始朝民用化、商業(yè)化發(fā)展；20世紀(jì)90年代至

3、今，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，太陽能電池的發(fā)電成本大大提高，更不斷有新型的太陽能電池涌現(xiàn)，太陽能發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展。1原理原理光電效應(yīng)：在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。光伏效應(yīng)：指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。工作原理：當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體上時，其中一部分被表面反射掉，其余被半導(dǎo)體吸收或透過。被吸收的光，除去變成熱的部分其余光子則同組成半導(dǎo)體的原子價電子碰撞，于是產(chǎn)生電

4、子—空穴對。這樣光能就以產(chǎn)生電子—空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。如圖11所示：以硅為例，當(dāng)光照射到半導(dǎo)體光伏器件上時，能量大于硅禁帶寬度的光子進(jìn)入硅中，激發(fā)出光生電子空穴對，光生電子空穴對被內(nèi)建電場分離，光生電子被送進(jìn)N區(qū)，光生空穴則被推進(jìn)P區(qū)，如此便在PN結(jié)兩側(cè)形成了正、負(fù)電荷的積累，從而形成光生電場，接通電路后就形成電流。圖112分類分類2.42.4納米晶化學(xué)太陽能電池納米晶化學(xué)太陽能電池納米晶化學(xué)太陽能電池是由一種在禁帶半導(dǎo)體材料修飾、

5、組裝到另一種大能隙半導(dǎo)體材料上形成的，窄禁帶半導(dǎo)體材料采用有機化合物敏化染料，大能隙半導(dǎo)體材料為納米多晶TiO2并制成電極。染料敏化納米晶太陽能電池是利用具有高比表面積多孔特性的薄膜來吸附染料敏化劑吸收未被半導(dǎo)體吸收的光而產(chǎn)生電動勢進(jìn)而對半導(dǎo)體電極的光電動勢顯示敏化作用。Muakoshi等以納米二氧化鈦顆粒表面合成導(dǎo)電聚合物聚吡咯作為正負(fù)極間電荷輸運的傳導(dǎo)介質(zhì)建立了一種固態(tài)光電池。Gratzel等用一種有機空穴導(dǎo)電材料代替液態(tài)電解質(zhì)結(jié)合

6、吸附染料的納米二氧化鈦薄膜制成固態(tài)光電池其單色光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到33%使染料敏化納米薄膜太陽能光電池的研究向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了一大步。2.52.5有機太陽能電池有機太陽能電池有機太陽能電池是由具有光敏性質(zhì)的有機材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。有機太陽能電池的成本只有硅太陽能電池的10%~20%，目前市場上的有機太陽能電池的光轉(zhuǎn)化效率最高只有10%，這是制約其推廣的主要問題，如何提高光轉(zhuǎn)換率是今后應(yīng)該解決的重點問題。3應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀3.13.1

7、太陽能電池的應(yīng)用舉例太陽能電池的應(yīng)用舉例太陽能電池的應(yīng)用包括通訊領(lǐng)域、交通設(shè)施、電源電站、航空航天、建筑設(shè)施等多個領(lǐng)域，在軍事和民用中都發(fā)揮著重要作用。北方油田（尤其是稠油區(qū)如遼河油田）管道輸油必須對原油進(jìn)行加熱需要實時了解管道中的油溫但管道經(jīng)常通過無電源地區(qū)一種小型的太陽能測溫遠(yuǎn)傳儀器就可解決這個問題，它可傳送距離1~2km。。公交GPS系統(tǒng)可實現(xiàn)公共汽車調(diào)度及行車狀態(tài)即時顯示。江南大學(xué)信息工程學(xué)院在尚德公司的協(xié)助下已研制出太陽能汽車

8、站GPS指示牌該系統(tǒng)僅使用10W太陽能電池板連續(xù)陰雨10天也可正常工作。危險品倉庫一般對電力線路的安全要求很高而且倉庫有可能在邊遠(yuǎn)人煙很少的地方夏天烈日下庫房溫度可能很高利用太陽能電池供電的通風(fēng)設(shè)備將會帶來很大的方便。太陽能戶用系統(tǒng)可滿足一個家庭的用電包括空調(diào)、電視機、照明、太陽能電池板放在屋頂上，蓄電池、逆變器等放在室內(nèi)。衛(wèi)星在太空中是，其上裝有的太陽能電池板會展開，吸收太陽能為衛(wèi)星在太空中的運行供電。我國有“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”

9、，通過太陽能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的用電問題。3.23.2發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀從硅太陽能電池的發(fā)明開始，就被用于空間站為其提供能源，這已成為高性能太陽能電池的穩(wěn)定市場。19世紀(jì)70年代的第一次石油危機刺激了太陽能電池的應(yīng)用研究。目前，硅基太陽能電池已廣泛應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電、離網(wǎng)發(fā)電及商業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域。前面已經(jīng)提到過，硅基太陽能電池又可分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到16％～20