太陽能電池的應用與前景畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 生 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　論 文 題 目： 太陽能電池的應用與前景 </p><p>　　作 者： </p><p>　　院 系： 數理學院 </p>&

2、lt;p>　　2015 年 5 月 3 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在現在社會的發(fā)展和進步中，資源和環(huán)境一直都是制約許多國家持續(xù)發(fā)展的兩大瓶頸,因而在環(huán)境愈加惡化、資源日益緊缺、科技日新月異的今天，對于清潔的可再生能源的研究成為了熱點。太陽能作為一種可再生能源，不僅來源較為廣泛，并且?guī)缀醪粫a生污染，因而倍受研究人員的青

3、睞，也是前景比較廣闊的研究方向。</p><p>　　太陽能能否在未來被充分的開發(fā)和利用已成為世界各國政府及科研機構必須面臨的挑戰(zhàn)，作為其中之一的太陽能發(fā)電技術，更是受到人們的普遍關注。未來，太陽能發(fā)電技術將被大規(guī)模的應用于各個行 業(yè)和領域，這都是因為太陽能發(fā)電具有許多其他能源無法具有的優(yōu)點，其中就包括沒有噪聲，沒有污染，不消耗燃料，不需要復雜的機械結構，不需要專門的看守人員，建造方便，維護方便，故障率低，規(guī)?？?/p>

4、大可小，不需要遠程傳輸，可方便地與各種器械設施或建筑相結合等。近年來，太陽能電池發(fā)電技術在國際上飛速發(fā)展，例如，美 國、歐洲及日本制定了龐大的光伏發(fā)電發(fā)展計劃，世界光伏市場開始由邊遠的農村和特殊應用向家用發(fā)電和大規(guī)模使用的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已經由補充能源向替代能源轉變。</p><p>　　但是，太陽能的運用和儲存成為了近年來研究的熱點，太陽能電池這個名詞近幾年也日漸深入到人民的生活中，但是對它的了解程度相信大家

5、都不高，此文會帶給大家對太陽能電池更深認識。太陽能電池無論在哪一個方面都占有很大的優(yōu)勢，在開發(fā)和利用上面前景無限。本文主要從三個大方面介紹太陽能電池相關的內容：技術背景、研究方向和發(fā)展前景。</p><p>　　關鍵詞：太陽能電池；清潔能源；研究現狀；發(fā)展趨勢</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In no

6、w society's development and progress, resources and environment sustainable development has been restricted in many countries of the two major bottlenecks, therefore the increasingly worsening environment, increasing

7、ly scarce resources, science and technology changes with each passing day today, to clean renewable energy research has become the hot spot.Solar energy as a renewable energy, not only the source is relatively broad, and

8、 almost won't produce pollution, which makes the favour of </p><p>　　Development and utilization of solar energy can be fully in the future has become the world's governments and research institution

9、s have to face challenges, as one of the solar power technology, but also get the attention of people.In the future, will be the large-scale application of photovoltaic power generation technology in every industry and f

10、ield, this is because solar power has many advantages of other energy, including no noise, no pollution, no fuel consumption, does not require complic</p><p>　　however, the use of solar energy and storage ha

11、s become a research hotspot in recent years, solar cells, the term also increasingly deep into people's life in recent years, however, believe everyone don't have a high level of understanding of it, this article

12、 will give you a deeper understanding of solar cells.Solar cells, regardless of where one has been a great advantage, in the prospects for development and utilization of the infinite.This article mainly from three aspect

13、s to introduce solar </p><p>　　Key words: The solar cell;Clean energy;The research status;The development trend </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 論文緒論1</p><

14、p>　　1.1 選題歷史背景及意義1</p><p>　　1.2 太陽能電池發(fā)展過程1</p><p>　　1.3 相關文獻綜述2</p><p>　　第2章 太陽能電池初入及分類4</p><p>　　2.1研究熱點、難點、瓶頸4</p><p>　　2.2太陽能電池分類4</p>&

15、lt;p>　　2.3太陽能電池的基本工作原理5</p><p>　　2.4 問題總結……………….………………………………………………………………………………8</p><p>　　第3章 太陽能電池應用現狀9</p><p>　　3.1太陽能電池在國內外應用現狀對比9</p><p>　　3.2太陽能電池在我國的應用現狀9&l

16、t;/p><p>　　3.3 制約高效太陽能電池發(fā)展的因素11</p><p>　　3.4太陽能電池總結及展望12</p><p>　　第4章 太陽能電池的實際應用與發(fā)展前景13</p><p>　　5.1實際應用13</p><p>　　5.2發(fā)展前景14</p><p><b&g

17、t;　　結束語16</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p><b>　　第1章 論文緒論</b></p&

18、gt;<p>　　1.1 選題背景及意義</p><p>　　太陽能電池這個名詞相信大家都略有所聞，但是對它的了解程度相信大家都不高，相信此文會帶給大家更深認識。 其實早50年前，太陽能電池就被發(fā)明出來，但是當時的太陽能電池的轉換效率低下，并且價格極其昂貴，主要用作衛(wèi)星、燈塔和電子計算器等的電源；直到90年代，太陽能電池的效率才有了一定的提高，開始應用進入家庭和大樓；而現在，太陽能電池正向全球擴展

19、。 太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。一光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，它是一種能將太陽光直接轉化為電能的器件，算是一種特別的小型電源。太陽能電池大有前途，可以長期使用，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點。它可以只靠太陽光轉化成電能，相對于火力發(fā)電、核能發(fā)電來說，它不會引起環(huán)境污染；而相對于水力發(fā)電、風力發(fā)電來說，它所需要的金錢是較少，所消耗的資源也是無限的，對于普通城市的人來說更加方便，它也減少

20、了電在導線上的消耗；相對于普通太陽能板來說，它能夠直接應用到各種的生活家用電器，在國外甚至還有以太陽能電池作為電源的特種跑車競賽活動，所應用的范圍比太陽能板廣泛；而對于普通干電池來說，它所能提供的電是普通干電池無法攀比的</p><p>　　1.2 太陽能電池的發(fā)展過程</p><p>　　1.1954年貝爾實驗室Chapin等人開發(fā)出效率為6%的單晶硅太陽能電池到1960年為第一發(fā)展階段

21、，導致效率提升的主要技術是硅材料的制備工藝日趨完善、硅材料的質量不斷提高使得電池效率穩(wěn)步上升，這一期間電池效率在15%。</p><p>　　2.1972年到1985年是第二個發(fā)展階段，背電場電池（BSF）技術、“淺結”結構、絨面技術、密柵金屬化是這一階段的代表技術，電池效率提高到17%，電池成本大幅度下降。</p><p>　　3.1985年后是電池發(fā)展的第三階段，光伏科學家探索了各種各

22、樣的電池新技術、金屬化材料和結構來改進電池性能提高其光電轉換效率，表面與體鈍化技術、Al/P吸雜技術、選擇性發(fā)射區(qū)技術、雙層減反射膜技術等。許多新結構新技術的電池在此階段相繼出現，如效率達24.4%鈍化發(fā)射極和背面點接觸（PERL）電池。</p><p>　　4.目前相當多的技術、材料和設備正在逐漸突破實驗室的限制而應用到產業(yè)化生產當中來。太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)

23、能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊。<

24、;/p><p>　　1.3 相關文獻綜述</p><p>　　對于太陽能電池的相關研究，許多專家學者給出了自己的意見和看法,很多研究是站在市場與相關高新技術的角度進行分析的。下面就是幾位學者對太陽能電池的應用與發(fā)展作出的觀點：.</p><p>　　例如薛鈺芝、張力、林紀寧在《太陽能光伏技術的研究與發(fā)展》2003年12月第四期第24卷中分析了發(fā)展太陽能電池光伏技術的必要

25、性，介紹了世界各國家太陽能光伏發(fā)電的情況、特點及我國發(fā)展的現狀，闡明太陽能太陽能光伏技術研究發(fā)展的趨勢及特點，及光伏發(fā)電的三個階段，提出了新型光伏技術即三代太陽能光伏電池的設想。</p><p>　　林紅、李鑫、李建保等在《太陽能光伏技術發(fā)展的新概念》2008年6月第30卷中。詳解不斷膨脹的市場與嚴重制約的原料在化石能源日益枯竭和全球氣候持續(xù)變暖的環(huán)境背景下,以太陽能光伏技術為支撐的太陽能利用正在給人類的能源消費

26、結構帶來革命性的變化。據國際權威機構Schott So-lar GmbH公司預測,世界太陽能電池市場正呈現并將繼續(xù)維持高速增長的勢頭。</p><p>　　王長貴在《開發(fā)利用新能源與可再生能源的意義太陽能》中闡述了不論是從經濟社會走可持續(xù)發(fā)展之路和保護人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境的高度來審視，還是從為世界上20多億無電人口和一些特殊用途解決現實的能源供應出發(fā)，發(fā)展新能源和可再生能源均具有重大戰(zhàn)略意義。1新能源和可再

27、生能源是人類社會未來能源的基石，是化石能源的替代能源。</p><p>　　張化德在《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用對光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的兩種重要形式》中(分布式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)與大規(guī)模集中式光伏并網發(fā)電系統(tǒng))的原理與特點進行了詳盡的闡述,分析并總結出這2種光伏并網發(fā)電系統(tǒng)接入電網后會對電網主要產生如下幾方面的問題:關于諧波、電壓與頻率的電能質量問題;孤島效應問題;可靠性與穩(wěn)定性問題;電網效益問題;配電網的負荷特性、規(guī)劃

28、與調度、配電網自動化、配電網電壓、配電網保護等問題。在此基礎上對光伏并網發(fā)電系統(tǒng)接入電網后所產生的每類問題的原因及國內外研究現狀與主要解決措施進行了綜述。引言隨著世界經濟的飛速發(fā)展,人類對能源需求的日益增加,以及傳統(tǒng)能源的日益枯竭,人們開始將目光投向了清潔可再生的新能源,希望其能改變現在的能源結構,進而實現可持續(xù)發(fā)展。太陽能作為一種清潔可再生的能源,以取之不盡、用之不竭、廉價、無污染的特點使其有著其他新能源。</p>&l

29、t;p>　　以上文獻介紹了近幾年學者們對質量評價問題以及關聯度分析問題的理論研究成果。隨著人們的進一步研究提高轉換效率和降低成本仍然是太陽能電池發(fā)展的大趨勢。在降低成本方面，硅太陽能電池主要還是通過減少硅片厚度實現；而在提高轉換效率方面，對新的太陽能電池技術的探索已經開始。</p><p>　　第2章 太陽能電池初入及分類</p><p>　　2.1研究熱點、難點、瓶頸</p&

30、gt;<p>　　隨著新型太陽能電池的涌現，以及傳統(tǒng)硅電池的不斷革新。新的概念已經開始在光伏技術中顯現，從某種意義上講，預示著光伏技術的發(fā)展趨勢。光伏器件日趨薄層化、柔性化、疊層化。薄層化不僅從原料節(jié)省以及效率提高上帶來好處，同時也使器件的制備更為簡便；柔性化使光伏器件更加方便實用，從根本上解決了器件的便攜問題；疊層化提高了器件整體上的光能轉換效率。 </p><p>　　根據光伏電池發(fā)電

31、成本測算，目前太陽能并網發(fā)電的成本約為火電等常規(guī)電源的10倍，且中短期內這一成本無法得到有效的下降，根據IEA和EPIA的研究，2020年前光伏發(fā)電成本的下降主要源于產業(yè)政策補貼和規(guī)?；?，2020~2040年間通過技術進步和光伏利用效率的提升，才能與常規(guī)電源的峰值成本接軌，而要真正達到取代常規(guī)電源的成本，預計在2050年左右才有可能。硅作為半導體產業(yè)的重要原料，如今己集中運用到光伏產業(yè)中，太陽能級晶體硅發(fā)展的歷史可謂復雜而曲折。

32、0;</p><p>　　綜上所述，我們認為，多晶硅成為整個光伏產業(yè)鏈的瓶頸，其根源在于光伏技術的局限性，晶體硅盡管仍是光伏電池的絕對主流，但技術發(fā)展往往會促進這種格局的改變，薄膜電池作為替代性和互補性的產品能否成為另一支主流力量，仍然依賴于技術與規(guī)模經濟，但可以確定的是，初生的光伏產業(yè)必將經歷技術結構調整引導產業(yè)結構。</p><p>　　2.2太陽能電池分類</p>&l

33、t;p>　　在分析太陽能電池工作原理之前我們先了解一下太陽能電池的幾大分類，從而更清楚的了解太陽能電池的工作過程。太陽能電池大致分為五大類，分別是： </p><p><b>　　硅太陽能電池</b></p><p>　　太陽能電池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三種。單晶硅太陽能電池轉換效率最高，在實驗室里最高的轉換效率為24.7

34、%，規(guī)模生產時的效率為15%。在大規(guī)模應用和工業(yè)生產中仍占據主導地位，但是唯一缺點是單晶硅成本價格較高。 多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉換效率為18%,工業(yè)規(guī)模生產的轉換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電池市場上占據主導地位。 非晶硅薄膜太陽能電池成本低，轉換效率較高，便于大規(guī)模生產，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的

35、實際應用。如果能進一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發(fā)展產品之一。</p><p>　　2．多元化合物薄膜太陽能電</p><p>　　多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。</p><p>　　3．聚合物多層修飾電極型太陽能電池 </p>

36、<p>　　以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優(yōu)勢，從而對大規(guī)模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實用意義的產品，還有待于進一步研究探索。</p><p>　　4．納米晶體太陽能電池</

37、p><p>　　納米晶體化學能太陽能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到20年以上。但由于此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。</p><p>　　5. 有機太陽能電池</p><p>　　有機太陽能電池是由有機材料構成核心部分的太陽能電池

38、。大家對有機太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今產業(yè)化的太陽能電池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它無機材料制成的。所以有機材料電池尚處于研究階段</p><p>　　2.3太陽能電池的工作原理</p><p>　　太陽電池的基本工作原理：是光電轉換效應。一般來說，這種效應是指吸收光能，產生電動勢的現象。不僅是固體，在液體、氣體中也常?？梢杂^察到。但是從產生能量觀點來看，

39、光電轉換效應，有效的只是固體，特別是半導體。因此這里以半導體為例說明太陽電池的工作原理。</p><p>　　理論上講，無論是固體、液體還是氣體都有一定的將光轉換為電的能力，但轉換能力的差別極其大，可能差幾個、幾十個或幾百個數量級。在固體中，尤其在半導體內，其光電轉換的效率相當高。人們把太陽輻射光直接轉換為電能的器件稱為太陽電池。太陽電池是一固態(tài)半導體器件。它完全依靠內部的固體結構實現光轉換為電的，沒有任河活動部

40、件。</p><p>　　太陽能電池是由半導 體硅材料中沉入一 定的 微 量雜 質后 而制成的 單結光 電池，如下圖所示，在P型和N型半導體的接 觸處，由于電子和空穴的擴散，使P型的一邊堆積負電荷（設為P區(qū)），N型的一邊堆 積正 電荷（設為N區(qū)），在PN的交 界處形 成一個厚度約為7納

41、米的電偶極層，即PN結，而結內具有一定的電場E，同時又形成了一個穩(wěn)定的電勢差即為勢壘</p><p>　　2.3.1 太陽能電池基本原理圖</p><p>　　用于光伏電池的半導體材料是一種介于導體和絕緣體之間的特殊物質，和任何物質的原子一樣，半導體的原子也是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成，半導體硅原子的外層有4個電子，按固定軌道圍繞原子核轉動。當受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離

42、軌道而成為自由電子，并在原來的位置上留下一個 “空穴”，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數目是相等的。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導體，通常用符號P表示;如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導體，以符號N代表。若把這兩種半導體結合，交界面便形成一個P-N結。光伏電池的奧妙就在這個“結”上，P-N結就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動。當光伏電池受到陽光照射時，電子接受光能，向

43、N型區(qū)移動，使N型區(qū)帶負電，同時空穴向 P型區(qū)移動，使P型區(qū)帶正電。這樣，在P-N結兩端便產生了電動勢，也就是通常所說的電壓。這種現象就是上面所說的“光生伏打效應”。如果分別在P型層和 N型層焊上金屬導線，接通負載，則外電路便有電流通過，如此形成的一個個電池元件，把它們串聯、并聯起來，就能產生一定的電壓和電流，輸出功率。 </p><p>　　2.3.2 太陽能電池基本模型</p><

44、;p><b>　　2.3問題總結</b></p><p>　　太陽能電池工作原理概述：陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏特效應。所謂光生伏打效應就是當物體受到光照時，物體內的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓，叫做光生電壓。</p><p>　　影響天陽能電池轉換效率的因素

45、：主要可規(guī)劃為制作電池的材料，太陽能電池的制程，太陽能電池的表面處理以及太陽光板的角度處理. 時至今日，太陽能電池的發(fā)展仍存在很多局限性，例如生產成本高、運行效率低以及耐用性問題。但在未來隨著技術和材料的創(chuàng)新，這些太陽能電池發(fā)電的不足都將被消除。最近，美國W.E.Spear公司開發(fā)了一種新型薄膜太陽能電池材料，其生產成本僅為傳統(tǒng)單晶硅電池的百分之一，且發(fā)電能力穩(wěn)定；近日，夏普公司宣布，他們已研發(fā)了一種太陽能電池轉換效率達到43.5%，其

46、刷新了太陽能電池轉換效率為36.9%的最高紀錄，被稱“展示了綠色能源的光明未來”</p><p>　　第3章 太陽能電池的應用現狀</p><p>　　3.1太陽能電池在國內外應用現狀的對比</p><p>　　我國做為一個能源利用率不高但能源消耗巨大的國家，對太陽能技術能夠帶來的能源利益更加迫切，從1995年以來，我國分別從美國、德國等發(fā)達國家引進光伏技術，并通過

47、10年的研究創(chuàng)新，如今在光伏發(fā)電技術領域已取得相當好的成績。國內太陽能電池的發(fā)展狀況 </p><p>　　1958年，我國開始對光伏技術的研究，主要的研究對象是p/n型單晶硅太陽能電池，1963年，我國的單 晶硅太陽 能電 池的光伏 轉換 效率已達12.9%，當時的n/p型硅太陽能 電池光電轉換效率比p/n型低，它主要的 目標是空&

48、#160;間應用。1969年，半導體所停止了硅 太陽電池研發(fā)，隨后，天 津18所為東方紅二號、三號、四號系列地 球同步軌道衛(wèi)星研</p><p>　　制生產太陽電池陣。1971年我國制造的第一顆科學實驗衛(wèi)星使用的就是n/p型電池。在重點研究空間太陽能電池的同時，也開展了地面使用太陽能電池的開發(fā)。1998年，中國政府開始關注太陽能發(fā)電，擬建第一套3MW多晶硅電池及應用系統(tǒng)示范項目[4]

49、。 </p><p>　　近些年來我 國在“973”和“863”等重 大 項目中，也將太 陽能 電池的研究和發(fā)展放到了 非常關鍵的位置。在我國的國家“十 五”科 技攻 關計劃中 重 點 提出對光伏技術項目的研究都有重大安排。從 2003 年起，我國太陽能電池產業(yè)增長

50、加快，估計在近期還會有新的研究成果出現，我國太陽能電池工業(yè)正進入了一個快速發(fā)展階段。 </p><p>　　目前我國重點研究目標是對薄膜硅基太陽能電池的研究與應用，正大力發(fā)展太陽能電池發(fā)電計劃，所以，未來我國的主要能源將由化石燃料逐步轉變成清潔的太陽能。</p><p>　　3.2太陽能電池在我國應用的現狀</p><p>　　我國，太陽能的利用也一直是最

51、熱門的話題，經過多年的發(fā)展，國內在集熱器（含太陽能熱水器）已成為太陽能應用最為廣泛、產業(yè)化最迅速的產業(yè)之一。1998年銷售總額達到了35億元，其產量位居世界榜首。我國的太陽能產業(yè)已開始運作。中國科學院宣布啟動西部行動計劃，將在兩年內投入2.5億元人民幣開展研究，建立若干個太陽能發(fā)電、太陽能供熱、太陽能空調等示范工程。目前河北保定國家高新技術開發(fā)區(qū)正加快建設我國規(guī)模最大的多晶硅太陽能電池生產基地，該項目集太陽能電池、組件及應用系統(tǒng)等為一體

52、，一期工程完成后可達到年產3兆瓦多晶硅太陽能電池的能力，填補了我國在太陽能開發(fā)應用方面多項空白，并將大大推動太陽能電池用低鐵玻璃的生產、銷售市場。但從整體上分析，國內太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由于起步較晚，尤其是在太陽能電池的開發(fā)、生產上還落后于國際水平，整體上仍處于產量小、應用面窄、產品單一、技術落后的初級階段。經粗略統(tǒng)計表明，國內目前僅建有5個（單晶硅）太陽能電池生產廠，年產量約有4.5兆瓦（注：1兆瓦（MW）為1000千瓦），工廠設施仍停

53、留在已有引進的生產線上。而國外不少企業(yè)已把眼光瞄準更為先進的薄膜晶體太陽能電池的開發(fā)與生產上</p><p>　　中國對太陽能電池的研討開辟任務高度看重，早在七五時期，非晶硅半導體的研討任務曾經列入國度嚴重課題；八五跟九五時期，中國把研討開辟的重點放在年夜面積太陽能電池等方面。2003年10月，國度發(fā)改委、科技部制訂出將來5年太陽能資本開辟籌劃，發(fā)改委"光亮工程"將籌資100億元用于推動太陽能

54、發(fā)電技巧的利用，籌劃到2015年天下太陽能發(fā)電體系總裝機容量到達300兆瓦。</p><p>　　中國已成為寰球光伏產物最年夜制作國，中國行將出臺的《新動力振興計劃》，中國光伏發(fā)電的裝機容量計劃為2020年到達20GW，是本來《可再生動力中臨時計劃》中1.8GW的10多倍。</p><p>　　2002年，國度有關部委啟動了"西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電籌劃"，經由過程太陽能跟小

55、型風力發(fā)電處理西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的用電成績。這一名目的啟動年夜年夜安慰了太陽能發(fā)電工業(yè)，海內建起了多少條太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年出產量敏捷增長。據專家猜測，中國光伏市場需要量為每年5MW,2001～2010年，年需要量將達10MW，從2011年開端，中國光伏市場年需要量將年夜于20MW。海內太陽能硅出產企業(yè)重要有洛陽單晶硅廠、河北寧晉單晶硅基地跟四川峨眉半導體資料廠等廠商，此中河北寧晉單晶硅基地是天下最年夜的太陽能單晶硅出產基

56、地，占天下太陽能單晶硅市場份額的25%閣下。</p><p>　　在太陽能電池資料卑鄙市場，海內出產太陽能電池的企業(yè)重要有宏威團體、無錫尚德、海潤光伏、南京中電、保定英利、河北晶澳、林洋新動力、姑蘇阿特斯、常州天合、拓日新能、云南天達光伏科技、寧波太陽能電源、京瓷（天津）太陽能等公司，總計年產能在800MW以上。</p><p>　　時至今日，太陽能電池的發(fā)展仍存在很多局限性，例如生產成本

57、高、運行效率低以及耐用性問題。但在未來隨著技術和材料的創(chuàng)新，這些太陽能電池發(fā)電的不足都將被消除。最近，美國W.E.Spear公司開發(fā)了一種新型薄膜太陽能電池材料，其生產成本僅為傳統(tǒng)單晶硅電池的百分之一，且發(fā)電能力穩(wěn)定；近日，夏普公司宣布，他們已研發(fā)了一種太陽能電池轉換效率達到43.5%，其刷新了太陽能電池轉換效率為36.9%的最高紀錄，被稱“展示了綠色能源的光明未來”3.2電動汽車的能耗模型</p><p>　　

58、3.3制約高效太陽能電池發(fā)展的因素</p><p>　　(1)材料能帶寬度 開路電壓Voc隨能帶寬度eg的增大而增大，但另一方面，短路電流密度jsc隨能帶寬度eg的增大而減小。結果是可期望在某一個確定的eg處出現太陽電池效率的峰值。 </p><p>　　(2)溫度 隨溫度的增加，效率η下降。isc對溫度t很敏感，溫度還對voc起主要作用。對于si，溫度每增加1℃，voc下降室

59、溫值的0.4％，η也因而降低約同樣的百分數。例如，一個硅電池在20℃時的效率為20％，當溫度升到120℃時，效率僅為12％。又如gaas電池，溫度每升高1℃，Voc降低1.7mv或降低0.2％。即溫度高了，電池的開路電壓與電流都會降低，即電池的轉換效率會降低。 </p><p>　　(3)光生載流子復合壽命 對于太陽電池的半導體而言，光生載流子的復合壽命越長，短路電流Isc會越大。在間接帶隙半導體材料如si

60、中，距離p-n結100μm處也能產生相當多的載流子，如果這些位置的光生載流子壽命能大于lμs，就可以被p-n結收集，從而輸送到外電路。載流子的長壽命也會減小暗電流并增大voc。達到長壽命的關鍵是在材料制備和電池的生產過程中，要避免形成復合中心。 </p><p>　　(4)光強 將太陽光聚焦于太陽電池，可使一個小小的太陽電池產生出大量的電能。設想光強被濃縮了x倍，單位電池面積的輸入功率和isc都將增加x倍，

61、同時voc也隨著增加(kt／q)lnx倍。因而輸出功率的增加將大大超過x倍，而且聚光的結果也使轉換效率提高了。 </p><p>　　(5)金屬柵線和光反射 在前表面上的金屬柵線不能透過陽光，為了使isc最大，金屬柵線占有的面積應最小。為了使rs減小，一般是使金屬柵線做成又密又細的形狀。因為有太陽光反射的存在，不是全部光線都能進入硅中。 </p><p>　　(6)增加p-n

62、結數目 開路電壓V0隨反向飽和電流I0的減小而增大，而Eg的增大使I0迅速減小，所以V0隨Eg的增加而增加。Eg的增加，太陽光中能量大于Eg的光子數減少，所以閉路電流Is減小，則一定存在著一個最佳的Eg使得能量轉換效率最高。 增加p-n結數目相當于電池的串聯，多層p-n結電池各層材料應使其各自不同的禁帶寬度匹配可見光中不同的頻段，增大了電池對光子的響應范圍，形成更多的電子空穴對，增加了電池效率。</p><

63、p>　　3.4太陽能電池的總結及展望 </p><p>　　經過如上論述從增加p-n結制造疊層太陽能電池拓寬吸收光譜，最大限度地將光能變成電能，提高了太陽能電池的能量轉換效率；另一方面使用較廉價的聚光透鏡代替昂貴的太陽能電池大幅減少太陽能電池元件的使用數量，就可以大大降低成本，顯著提高太陽能電池芯片的使用率使其太陽能能量轉換效率可達31%～40.7%。這兩項技術在提高太陽能電池效率同時降低電池制造成本，為未

64、來太陽能發(fā)電取代傳統(tǒng)能源奠定一定基礎，指導我們將來從事和研究方向。 </p><p>　　由于本人能力有限，所以在研究論述中還存在一些不足，有些問題沒能夠徹底堅決。例如：疊層太陽能電池的設計中未能找到最適合的兩種晶格匹配良好的半導體晶體；聚光光伏系統(tǒng)需要對太陽能跟蹤，而太陽能跟蹤器的精度聚光比的增加而增加，對太陽能電池需要一個較貴的組件、較好的設計及低價的冷卻系統(tǒng)未能進行詳盡闡述。</p>

65、<p>　　對于太陽能電池的展望：其實在未來，太陽能電池也是大有市場的，因為它可以應用于各個范圍：1、家庭發(fā)電系統(tǒng)；2、無線通訊；3、各類電子產品，如計算機、收音機等；4、交通運輸，如汽車、燈塔等；5、農業(yè)生產；6、其它。并且邁入21世紀，科技日新月異，各類新型的電子產品被研發(fā)出來，并進入平民百姓的生活，但是這些產品都需要有電源供應，缺了電源，這些新產品還是“英雄無用武之地”！而在我們的太陽能電池被不斷推廣到全球后，這個問題

66、將會成為歷史。其實太陽能電池可以應用于各方面，例如：作為一種特別電源，可以用在半導體收音機上，變成有陽光就可以聽廣播，這個使用于物資貧乏的西北部貧瘠地區(qū)；它還可以用與手機上，就像在為手機進行慢性充電，延長普通手機電池的使用期；還有，對于幾個月才換一次電池的手表之類的，如果用的是太陽能電池，那么可以說是徹底免去了更換電池的麻煩??如果有廠家研發(fā)出類似這樣的產品，那么相信其市場肯定是十分的大！ </p><p&

67、gt;　　太陽能電池已經經歷了過去“被研發(fā)”與現在“被提高，被推廣”兩個階段，相信到未來“被廣泛使用”這一階段不會再遙遠，它在將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體！</p><p>　　第4章 太陽能電池的實際應用與發(fā)展前景</p><p>　　4.1.1太陽能熱水器</p><p>　　太陽能熱水器是太陽能熱利用的

68、主要產品之一。它是利用溫室原理，將太陽的能量轉變?yōu)闊崮?，并向水傳遞熱量，從而獲得熱水的一種裝置。主要由集熱器、儲熱水箱、循環(huán)水泵、管道、支架、控制系統(tǒng)及相關附件組成。 在世界范圍內，太陽能熱水器技術已很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃氣熱水器市場。國際上，太陽能熱水器產品經歷了悶曬式、平板式、全玻璃真空管式的發(fā)展階段，目前其產品的發(fā)展方向仍注重提高集熱器的效率，如將透明隔熱材料應用于集熱器的蓋板與吸熱間的

69、隔層，以減少熱量損失；聚酯薄膜的透明蜂窩已在德國和以色列批量生產。太陽能熱水器以其安全、節(jié)能、環(huán)保、方便的突出特點，日益倍受矚目。我國太陽能熱水器的發(fā)展，經歷了四個階段：悶曬式、平板式、玻璃真空管式、熱管真空管式。 </p><p>　　4.1.2太陽能與建筑一體化</p><p>　　太陽能建筑一體化和并網發(fā)電系統(tǒng)，是直接將所發(fā)的電能并入公共電網，無須儲能系統(tǒng)，避免了蓄電池的二次污染，具

70、有高技術、無污染和自供電的特點，能夠強化建筑物的美感和建筑質量，具有多功能和可持續(xù)發(fā)展的特征。建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要占用土地，省去光伏系統(tǒng)的支撐結構，省支輸電費用，光伏陣列可以代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費用。太陽能光伏系統(tǒng)和建筑的完美結全是體現了可持續(xù)發(fā)展的理想范例，國際社會十分重視。國際能源組織（IEA）于1991年和1997年相繼兩次啟動建筑光伏集成計劃，計劃的實施對建筑光伏集成起了重要的開拓和推動

71、作用，許多國家相繼制定了本國的屋頂計劃，使得建筑光伏集成技術如旭日東升，蓬勃發(fā)展。 世界各國光伏建筑一體化和并網發(fā)電項目： 美國“百萬屋頂計劃” ：計劃從1997年開始到2010年，將在百萬個屋頂上，安裝總容量達到3025MWP的光伏系統(tǒng)，并使發(fā)電成本降到6美分/KWh。 德國“十萬太陽屋頂計劃” ：德國1997年開始實施“十萬太陽屋頂計劃” ，至2004年，德國實施“購電法”完成了十萬個太陽能屋頂的安裝計劃。 日本“新陽光計劃

72、” ：日本自19</p><p>　　4.1.3太陽能干燥</p><p>　　20世紀70年代以來，世界各國開始重視能源問題，開展了太陽能熱利用研究，其中也包括了太陽能干燥的研究。在我國，太陽能干燥首先是在一些生產單們搞起來的，分別由幾十個單們建成了近60座試驗性的和生產性的太陽能干測距燥裝置，總采光面積達5000多m2，太陽能干燥利用呈現出十妥火熱的發(fā)展趨勢。</p>&

73、lt;p>　?。?）太陽能干燥的原理 </p><p>　　太陽能干燥就是使被干燥的物料，或者直接吸收太陽能并將它轉換為熱能，或者通過太陽集熱器所加熱的空所進行對流流熱而獲得熱能，繼而再經過以上描述的物料表面與物料內部之間的傳熱，傳質過程，使物料中的水分逐步汽化并擴散到空氣中去，最終達到干燥的目的。 </p><p>　　太陽能干燥通常采用空氣作為干燥介質。在太陽

74、能干燥器中，空氣與被干燥物料接觸，熱空氣將熱量不斷傳遞給被干燥物料，使物料中水分不斷汽化，并把</p><p>　　水汽及時帶走，從而使物料得以干燥。 </p><p>　　4.2太陽能電池的發(fā)展前景</p><p>　　能源危機和環(huán)境污染已經成為當今世界各國面臨的共同問題。隨著能源日益緊缺和環(huán)保壓力的不斷增大，石油的枯竭幾乎像一個咒語，給人類帶來了不安。

75、各國都開始力推可再生能源，其中開發(fā)和利用太陽能已成為可再生能源中最炙熱的“新寵”，發(fā)展太陽能已是大勢所趨，太陽能時代已為時不遠了。 太陽能光電池是利用半導體光伏效應制成的光電 轉換器件，它既可以作為電源,又可以作為光電檢測器件[1] 。目前占主流的太陽電池是硅太陽電池，它又分單品硅人陽電池、多晶硅太陽電池（總稱晶體硅太陽電池）和非晶硅太陽電池。此外，還有CaAs 太陽電池、 CdTe太陽電池，CuInSe2 （CIS）和染料敏化太陽電池

76、（DSSC）等等。本文并就其研究現狀、存在的問題、解決的途徑以及發(fā)展 趨勢等做了一些分析。</p><p>　　數據表明，已知太陽光照射到地球上的平均能量密度為 1376W/平方米[9]，假設能量轉化率已達到 為 30%。城市每個三口之家每天的平均用電量為 3kw·h[9]，平均太陽光照時間 4h，則只需不足 2 平方米太陽能電池板即

77、可為之提供充足的電力。另一方面，家庭電路最大熔斷電流一般 在 20A左右，最大瞬時功率 4400W。達到此瞬時功率只需 10平方米左右的太陽能電池板即 可。 </p><p>　　工廠、學校的等大型耗電場所則依靠水利、風力發(fā)電、核能發(fā)電等途徑獲得電力。這種 多層次的供電體系既可以保證社會正常運轉，也充分利用了清潔能源。  &

78、lt;/p><p>　　由上述計算我們也以大致看出，太陽能電池只能作為輔助能源，而不能作為主要能源使 用。因為太陽能雖然總量很大，但受場地及成本等因素限制不可能達到很高的功率，難以滿 足高耗電場所的電力需求，而且太陽能受天氣情況等因素影響較大，并不十分穩(wěn)定，所以利 用它做主要能源是不現實的。  5.總結  </p><p>

79、　　綜上，太陽能作為一種重要輔助能源在未來社會占據著不可取代的地位，而有機太陽能 電池也必將因為其優(yōu)越的性能和低廉的成本在未來能源領域顯示出不可比擬的競爭力。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　為了應對能源危機和環(huán)境污染，新能源已是全球關注的焦點，太陽能因其清潔環(huán)保尤其備受關注。近幾年太陽能電池產業(yè)以平均年增長率為30%的速度飛

80、速發(fā)展。擺在人們面前的課題是如何進一步提高轉換效率、降低成本使太陽能電池的成本降低到與常規(guī)能源發(fā)電相當的水平。近幾年，我國太陽能光伏產業(yè)以倍增速度快速發(fā)展，一舉成為全球最大的太陽能電池生產國。然而就目前我國的太陽能應用市場發(fā)展明顯滯后國外，影響太陽能電池推廣應用除了政策的原因外，主要是因為它的成本太高。因此，進一步降低制造成本是太陽能電池得以大規(guī)模應用的關鍵。業(yè)內人士表示，提高太陽能電池轉換效率是降低成本的有效途徑之一，據了解，轉換效率

81、提高1%，成本會降低7%。</p><p>　　綜上所訴提高太陽能電池效率是光伏行業(yè)迅速取代傳統(tǒng)能源的必勝法寶，因此本文從太陽能電池的種類、制造工藝、光伏發(fā)電中能量損失分析提升效率途徑和將來的發(fā)展方向。也從材料的微觀結構入手論述了材料的光生載流子復合壽命、p-n結數目、溫度和光強等因素對光生伏特效應的影響，從而為提高太陽能電池光電轉換效率提供可行的理論依據 。</p><p>　　分析各類

82、太陽能電池應用問題作為我的畢業(yè)論文設計，是對我大學學習的一個總結．在歷時將近半年的時間里，按照處理實際問題的步驟對相關問題進行了分析，建立了數學模型并解決模型問題，都讓我從中都受益匪淺.在分析和解決這個實際問題中，也遇到了很多疑惑和困難．在遇到問題、分析問題和解決問題的過程中，模型也逐步完善，本人也得以學習和成長</p><p><b>　　致謝</b></p><p&g

83、t;　　在論文設計的過程中，我的論文指導教師**對各個環(huán)節(jié)給予了細心指引與教導, 使我得以最終完成畢業(yè)論文設計. 導師嚴謹的治學態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，他高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我. 這四年中還得到眾多老師的關心支持和幫助. 在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　經過了三個多月的學習和工作

84、，我終于完成了這篇論文. 以上文獻介紹了近幾年學者們對質量評價問題以及關聯度分析問題的理論研究成果。隨著人們的進一步研究提高轉換效率和降低成本仍然是太陽能電池發(fā)展的大趨勢。在降低成本方面，硅太陽能電池主要還是通過減少硅片厚度實現；而在提高轉換效率方面，對新的太陽能電池技術的探索已經開始.我學到了很多知識，也有很多感受，查看相關的資料和書籍，了解到國內外關于不同類型汽車能耗和使用成本問題的分析這一問題的獨到見解，也讓自己頭腦中模糊的概念逐

85、漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間. 雖然我的論文作品可能還有很多不足之處，但是這次做論文的經歷會使我終身受益，是對即將走進社會的我們的一次知識和能力的綜合考驗，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程. 沒有學習就不可能有研究的能力；沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了. 希望這次的經歷能讓激勵我在以后學習中繼

86、續(xù)前行！</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝. </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］太陽能光伏產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告［R］ </p><p>　?。?］ 張德.光生伏特效應.材料物理［M］.2011 第1版 <

87、;/p><p>　　［3］信息產業(yè)部電子科技委《太陽能光伏產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究》課題組中國集成電路第6 期［J］ </p><p>　?。?］中國光伏產業(yè)發(fā)展研究報告［R］ </p><p>　?。?］太陽能光伏發(fā)電材料技術發(fā)展分析［A］ </p><p>　?。?］各國賽跑發(fā)展領軍光伏材料市場［N］ </p><p&g

88、t;　　［7］疊層太陽能電池研究進展和發(fā)展趨勢報告［R］ </p><p>　?。?］《面向2049年北京的城市發(fā)展》［J］ </p><p>　　［9］太陽能光伏發(fā)電材料技術發(fā)展分析［N］ </p><p>　?。?0］ 薛鈺芝、張力、林紀寧，太陽能光伏技術的研究與發(fā)展，大連鐵道學院學 報，2003年12月第四期第24卷。</p><p>

89、;　　［11］ 林紅、李鑫、李建保等，太陽能光伏技術發(fā)展的新概念，世界科技研究與 發(fā)展，2008年6月第30卷。 </p><p>　?。?2］王長貴 開發(fā)利用新能源與可再生能源的意義太陽能［J］ 2000（4） </p><p>　?。?3］張化德 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用［D］山東大學 碩士學位論文 2007</p><p><b>　　附錄<