太阳能电池发展历史和现状

1、151010 制作人 ： 周浪 学号：201307060037 太阳能电池的 发展历史和现状 151010 当电力、煤炭、石油等不可再生能源 频频告急，能源问题日益成为制约国际 社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国 家开始实行“阳光计划”，开发太阳能 资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一 些高水平的核研究机构也开始转向可再 生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推 动下，各国的太阳能电池制造业争相投 入巨资，扩大生产，以争一席之地。 背景 151010 基本原理 定义： 太阳能电池是通过光电效应或 光化学效应直接把光能转化成电能的 装置 。 所以太阳能电池的基本原理就是： 光电直接转化 光电效应 光-热

2、-电转化 光化学效应 太阳能电池的材料 主要材 料 半导体 单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs有机半导体 表面涂层 金属氧化物、导电聚合物 电极 金属导体 封装 玻璃、有机玻璃 对材料的 基本要求 能充分利用太阳能辐射，即半导体的禁 带不能太宽； 有较高的光电转换效率； 材料本身对环境不造成污染； 材料便于工业化生产，材料的性能稳定 且经济。 151010 发展历史 1839年,光生伏特效应第一次由法 国物理学家A.E.Becquerel发现； 1883年第一块太阳能电池Charles Fritts制备成功 ； 1946年Russell Ohl申请了现太阳 电池的制造专利； 151010 195

3、4年，第一个太阳能电池诞生在 美国的贝尔实验室； 1960年代，美国的人造卫星开始使 用太阳能电池作为能量来源； 1973年，太阳能电池的应用转移到 一般民生用途上。 自1954发明太阳能电池至今，目前 已经进入第三代发展期 第一代的太阳能电池为晶圆技术； 第二代的太阳能电池为薄膜技术； 第三代太阳能电池包含所有正在创新、 启蒙中的新型太阳能光电技术。 151010 发展现状 全球太阳能电池产业在1994-2004年里 增长了17倍,近5年平均年增长率超过50%。 目前，太阳能电池市场竞争激烈，欧洲和 日本领先的格局已被打破。尽管主要的销 售市场在欧洲，但太阳能电池的生产重镇 已经转移到亚洲。

4、自2007年，中国内地和 中国台湾分别成为太阳能电池世界第一和 四大生产地。现阶段，中国内地和中国台 湾太阳能电池产业已经能够占到全球产量 的60%左右 。 现阶段以光电效应工作的薄膜式（硅薄膜形、 化合物半导体薄膜形和有机膜形）太阳能电池为 主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则 还处于萌芽阶段。 根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为： 硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚 合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能 电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目 前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 2007年各类太阳能电池比重 硅太阳能电池 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉淀、低材

5、料消 耗及可在低成本基板上制作，有较大的成本下降 潜力的优点，其发展前景非常看好，成为近阶段 发展研究的重点。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限 效率为29%，按目前技术路线，提升效率的难度 已经非常大。 目前，国际光伏巨头们大都放缓了晶体硅 太阳能电池产能的扩张，转而加强了对低成本 非晶硅、碲化镉、铜铟硒等薄膜电池以及柔性 电池、高效-族电池的投入,并规划了雄心 勃勃扩产计划。如： 全球排名第一的Q-Cells公司虽然晶体硅 产能巨大，但早已全线推进现有商业化薄膜电 池技术，对非晶硅、碲化镉、铜铟硒等薄膜电 池均有投入，并初步实现产业化。 全球领导大厂Sharp公司更是果断放弃了

6、多年国际太阳能产业NO1的地位，停止了晶体 硅电池的扩产，转而大力发展非晶硅薄膜太阳 电池，计划2010年薄膜电池投产1GW，2012年 达到6GW。 151010 中国太阳能电池产业的发展 大致可分为三个阶段 ： 第一阶段为1984年以后的研究开发时期 ； 第二阶段是2001年以后的产业形成时期； 第三阶段是2005年至今的产业快速发展时 期。 151010 1尚德Suntech（全球领先的太阳能公司，晶硅太阳电池高科技 企业，无锡尚德太阳能公司） 2Q-Cells（全球太阳能电池业龙头，行业标志性品牌，德 国太阳能电池最大生产商） 3夏普SHARP（世界500强企业，大型的综合性电子信息公

7、司， 夏普商贸（中国）有限公司） 4英利Yingli（太阳能电池品牌，领先的一体化光伏产品制造 商，英利绿色能源控股有限公司） 5京瓷KYOCERA（于1959年日本，十大太阳能电池品牌，大型的 跨国生产企业，京瓷株式会社） 6三洋SANYO（于1947年日本，财富世界500强，太阳能电池品 牌，三洋电机（中国）有限公司） 7三菱MITSUBISHI（始于1875年日本，世界500强，十大太阳能电池 品牌，三菱电机（中国）有限公司） 8晶澳JA（十大太阳能电池品牌，美国纳斯达克证券交易 所上市公司，晶澳太阳能有限公司） 9天合光能Trina Solar （十大太阳能电池品牌，太阳能光伏产业的先

8、锋， 常州天合光能有限公司） 10CSI阿特斯（加拿大太阳能公司在华独资公司，CSI阿特斯太 阳能光电（苏州）有限公司） 2010年我国太阳能电池品牌排行榜 151010 应用前景 我国特别适合太阳电池应用的领域和场合： 太阳能发电站 建筑物太阳能电池幕墙和生态屋顶 城市太阳能路灯和公交站牌照明 西北沙漠地区的绿化灌溉电力 太阳能电池发展瓶颈 效率低 目前市场上大量产的单晶与多晶硅的太 阳电池平均效率约在15%上下，也就是说， 这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换 成15%可用电能，其余的85%都浪费成无用 的热能。所以严格地说，现今太阳电池， 也是某种型式的“浪费能源” 成本过高 目前,太阳

9、能电池的应用已从军事领域、 航天领域进入工业、商业、农业、 通信、 家用电器以及公用设施等部门，尤其可以 分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和 农村使用，以节省造价很贵的输电线路。 但是在目前阶段，它的成本还很高，发出 1kW电需要投资上万美元，因此大规模使用 仍然受到经济上的限制。 如何解决 CIGS薄膜太阳能电池 近年来，以Cu In Se为吸收层的薄膜太阳能电池以其 高效、低成本、性能稳定备受关注。 注：Cu In Se是-族直接带隙化合物半导体材料, 其结构为黄铜矿型结构. 染料敏化薄膜太阳能电池(DSC) 原材料廉价(主要半导体材料纳米SiO2含量丰富); 制作工艺简单(大面积丝网印刷技术和简单的浸泡方法) 设备投入少; 有稳定的性能. 这种太阳能电池利用紫外光发电,可见光照样通过,而且 对红外光通过电压控制,在某一波长上几乎能100%反射.这 样将其用于窗户玻璃时,就可能既保证了作为照明的可见光, 而在夏天反射作为热源的红外光,在冬天却引入室内获得暖 房的效果.这样来说,可以说100%利用了太阳能. 其他新型太阳能电池 如: 新型透明太阳能电