太陽(yáng)能電池

1、太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介王立萍12011107摘要：摘要：太陽(yáng)能電池是綠色清潔可再生能源，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文就太陽(yáng)能電池的工作原理、分類(lèi)、應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)展望對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電池、原理、太陽(yáng)能電池的分類(lèi)、應(yīng)用、展望0序言序言隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展煤炭、石油等不可再生能源儲(chǔ)備大幅度減少尋找和開(kāi)發(fā)新能源成為當(dāng)前人類(lèi)面臨的重要問(wèn)題而太陽(yáng)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(yáng)能可以滿足

2、全世界能量消耗近200年，太陽(yáng)能作為可再生清潔能源得到了大力開(kāi)發(fā)。太陽(yáng)能電池是通過(guò)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(yáng)能電池的發(fā)展可追溯到19世紀(jì)，1893年法國(guó)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(yáng)電池”；1954年第一個(gè)太陽(yáng)能電池在美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生，太陽(yáng)電池技術(shù)的時(shí)代才終于到來(lái)；60年代，70年代，太陽(yáng)能電池開(kāi)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(yáng)能電池的發(fā)電成本大大提高，更不斷有新型的太陽(yáng)能電池涌現(xiàn)，太陽(yáng)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(huì)被光子激發(fā)出來(lái)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(yáng)光照射到半導(dǎo)體上時(shí)，其中一部分被表面反射掉，其余被半導(dǎo)體吸收或透過(guò)。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(jià)電子碰撞，于是產(chǎn)生電

4、子—空穴對(duì)。這樣光能就以產(chǎn)生電子—空穴對(duì)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｈ鐖D11所示：以硅為例，當(dāng)光照射到半導(dǎo)體光伏器件上時(shí)，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(duì)，光生電子空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)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(chǎng)，接通電路后就形成電流。圖112分類(lèi)分類(lèi)2.42.4納米晶化學(xué)太陽(yáng)能電池納米晶化學(xué)太陽(yáng)能電池納米晶化學(xué)太陽(yáng)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(jī)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(yáng)能電池是利用具有高比表面積多孔特性的薄膜來(lái)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(dòng)勢(shì)進(jìn)而對(duì)半導(dǎo)體電極的光電動(dòng)勢(shì)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(yùn)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(jī)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(yáng)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(jī)太陽(yáng)能電池有機(jī)太陽(yáng)能電池有機(jī)太陽(yáng)能電池是由具有光敏性質(zhì)的有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽(yáng)能電池。有機(jī)太陽(yáng)能電池的成本只有硅太陽(yáng)能電池的10%~20%，目前市場(chǎng)上的有機(jī)太陽(yáng)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(wèn)題，如何提高光轉(zhuǎn)換率是今后應(yīng)該解決的重點(diǎn)問(wèn)題。3應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀3.13.1

7、太陽(yáng)能電池的應(yīng)用舉例太陽(yáng)能電池的應(yīng)用舉例太陽(yáng)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(gè)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(duì)原油進(jìn)行加熱需要實(shí)時(shí)了解管道中的油溫但管道經(jīng)常通過(guò)無(wú)電源地區(qū)一種小型的太陽(yáng)能測(cè)溫遠(yuǎn)傳儀器就可解決這個(gè)問(wèn)題，它可傳送距離1~2km。。公交GPS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)公共汽車(chē)調(diào)度及行車(chē)狀態(tài)即時(shí)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(yáng)能汽車(chē)

8、站GPS指示牌該系統(tǒng)僅使用10W太陽(yáng)能電池板連續(xù)陰雨10天也可正常工作。危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)一般對(duì)電力線路的安全要求很高而且倉(cāng)庫(kù)有可能在邊遠(yuǎn)人煙很少的地方夏天烈日下庫(kù)房溫度可能很高利用太陽(yáng)能電池供電的通風(fēng)設(shè)備將會(huì)帶來(lái)很大的方便。太陽(yáng)能戶用系統(tǒng)可滿足一個(gè)家庭的用電包括空調(diào)、電視機(jī)、照明、太陽(yáng)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(yáng)能電池板會(huì)展開(kāi)，吸收太陽(yáng)能為衛(wèi)星在太空中的運(yùn)行供電。我國(guó)有“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”

9、，通過(guò)太陽(yáng)能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。3.23.2發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀從硅太陽(yáng)能電池的發(fā)明開(kāi)始，就被用于空間站為其提供能源，這已成為高性能太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定市場(chǎng)。19世紀(jì)70年代的第一次石油危機(jī)刺激了太陽(yáng)能電池的應(yīng)用研究。目前，硅基太陽(yáng)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(guò)，硅基太陽(yáng)能電池又可分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池。單晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到16％～20