太阳能电池研究.docx

PAGE 30 太阳能电池 近些年以来，由于传统能源使用量大大增加，地球传统能源日益缺乏，太阳能源已经引起了人们的广泛关注。而太阳能电池就是实现太阳能源的一种重要方式！特别是最近几年，太阳能电池在人类不断努力的研究之下，已经取得很大的称过。本论文主要研究有有机/无机半导体杂化太阳能电池。有机/无机半导体杂化太阳能电池是一类以共轭聚合物和无机半导体材料的复合材料 为主要原料制备的太阳能电池。本文详细论述了太阳能电池的分类及其工作原理，指出各类太阳能电池的优缺点。也阐述了个人对太阳能电池的发展现状和未来展望。 1.1研究背景及其意义 能源是科学技术实现价值的最基本保障，更是人类工业社会发展的最直接动力，没有能源，整个社会必将无法发展。能源对于人类的重要性不言而喻。在所有能源中，煤炭、石油和天然气是目前人类应用最多、 最广泛的能源，约占人类能源消耗总量的80%，它们都是经过成千上万年甚至上亿年的化学变化而形成的化石能源，所以很难再生。从世界第二次工业革命到现在，这些能源被人类大量的开采和使用， 而且采掘和消耗速度一直呈上升趋势。人类自1973年以来共向地球索取了5000亿桶（约合800亿吨）石油，占当时探明储量的85%；自那时以后，新发现的油田几乎使储量翻了一番。根据相关机构的研究报告，目前人类一年大概需要消耗30亿吨左右的石油，而地球石油的储藏量大概还有1370亿吨，也就是说，石油资源将在40-50年之间彻底消耗完全。煤炭储存10316吨，将开采230年。200年后，石油和煤将会被开采完。 随着开采的进步，石油和煤的储量将有所上升。根据现在的消费水平来看，石油和煤可供人类使用年限将在200--250年间波动。人类必须找到其他能源来替代传统能源。而太阳能，目前被公认是取之不尽用之不竭的能源，而且又是清洁能源，这是替代传统能源的绝佳选择之一。 我国的太阳能每年的理论储量相当于17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用前景非常广阔。太阳能电池则是利用太阳能的重要途径之一。人类在利用太阳能时，几乎不会对地球环境产生污染；其次，它的维护费用也是非常低廉，后期的使用成本相对较低；另外一方面，由于太阳能的地域限制性特别小，终端客户的包容性非常大，市场广阔。因此，太阳能电池注定在未来成为主要能源利用方式之一。我国同样在太阳能电池也非常重视，投入了相当大的人力资源和物质资源，为太阳能电池的发展做出了不小的贡献。 1.2发展历程、未来展望 1.2.1发展历程 1.2.1.1起步阶段 太阳能电池发展历史可以追溯到1839年，光伏特效应的发现标志着太阳能电池的诞生。而它的发现者是当时的法国物理学家Alexander-Edmond?Becquerel。第一个硒制太阳能电池是由美国科学家Charles?Fritts?在1883?年制造出来。在1930年代，硒制电池及氧化铜电池已经被应用在一些对光线敏感的仪器上，例如照相机的曝光针及光度计上面。? ??在1946年，第一个现代化的硅制太阳能电池被人们成功开发出来了。紧接着在1954年，科学家经过不断的努力，突破了层层困难，终于将硅制太阳能电池的转化效率提高到6%。随后，人造卫星也开始正式使用太阳能电池。 1.2.1.2飞速发展阶段 20世纪70年代太阳能电池开始飞速发展，特别是在1973年能源危机之后，各个国家开始认识到新能源开发的重要性，太阳能电池应用正式开始转向民用领域。计算器和手表是最早应用太阳能电池的民用产品。1974年，Haynos?等科学家利用硅的非等方性（anisotropic）的蚀刻（etching）特性，将许多类似金字塔几何形状刻在太阳能电池表面的硅结晶面上。这样的做法能有效降低太阳光从电池表面反射损失，这使得当时的太阳能电池能源转换效率由原先的10%以下提高到17%。? 1.2.1.3持续发展阶段 1985年以后是太阳能电池发展的第三阶段，光伏科学家通过对金属化材料和结构、电池新技术的探索，改进了太阳能电池的各种性能，提高其光电转换效率。在这个阶段，出现了许多新结构新技术的电池，如效率达 24.7%钝化发射极和背面点接触（PERL）电池。现在，有相当多的材料、技术和设备慢慢从实验室阶段向实用产品阶段发展。在这些新技术的支持下，太阳能电池的各种性能都在不断提高，例如商业化晶硅电池的效率已经到达15%-20%（单晶硅电池 16％－20％，多晶硅 15％－17％）。在这些丰硕成果的支持下，太阳能电池的发展更进一步，未来前景十分明朗！ 1.2.2发展现状 当前，太阳能电池的开发应用已经慢慢向商业化，产业化方向发展；小功率、小面积的太阳能电池已经陆续在某些国家大规模生产，销售，使用。人们将更多的精力投入到研发光电转换率高，低成本的太阳能电池。在技术上面的成果主要有以下几个技术； 1.2.