材料科学第五章新能源材料.pptVIP

近年来,多晶硅薄膜电池由于成本较低,且转变效率也较高(15 - 18 %) 而得到了迅速发展。多晶硅薄膜电池将最终取代单晶硅电池,而作为市场的主导产品。 现在非晶硅电池研究也取得了突破性进展。美国联合太阳能系统公司以不锈钢板作衬底,采用单层、双层、三层本征非晶硅薄膜结构,使非晶硅电池转换效率达到9 - 13 % ,估计不久将会达到15 %的目标。可以预见,由于更低的生产成本和较高的转换效率,非晶硅电池也将是太阳能电池的主要发展产品之一,有很好的市场发展前景。 硒铟铜多晶薄膜电池的效率稳定在15 %左右,其成本较硅材料电池都低,并且易于大规模生产。硒铟铜电池由很薄的四层材料构成,其中每一层都只有纸张厚度的1/ 20。在太阳光照射下,由中间两层发电,上下两层将电导出。几百平方米面积的这种电池重量只有50kg 左右。但这种电池所用材料由于硒、铟都是比较稀有的元素,因此这类电池发展将受到一定限制。 不管是硅材料电池,还是硒铟铟电池,由于制备工艺和资源问题,成本不可能降得很低。最近受到国内外科学家高度重视的纳米晶二氧化钛(TiO2) 化学能电池,显示了更好的发展前景。光电转换效率也达到10 %以上,制备成本仅为硅太阳能电池的1/ 5 - 1/ 10 ,寿命能达到20 年以上。这类太阳能化学能电池的研制和开发,必将对人类太阳能利用起巨大的促进作用。 从太阳能电池的发展历史来看,材料研究起决定性的作用,每一新材料的出现,都给太阳能电池及太阳能光电利用带来一次变革。随着新材料,新工艺的不断出现,太阳能电池的效率及稳定性等将会得到进一步提高。 太阳能发电综合利用系统 光伏电站 美国国家航空航天局德赖登飞行研究中心研制的“太阳神”号太阳能飞机的资料照片。这架247英尺长的太阳能飞机将试图创造在3万米高空中持续平行飞行的纪录。 * 第五章 新能源材料--1 能源：能量比较集中的含能体和提供能量的物质运动形式。 能源是人类生存和发展的重要物质基础，是人类从事各种经济活动的原动力，也是人类经济发展水平的重要标志。 能源的分类： 按来源分：1 从地球以外的天体来的能量。 最重要的是太阳辐射能。 2 地球本身蕴藏的能量。 海洋和陆地储有的各种燃料和地球本身蕴藏的热能。 3 地球在其他天体的影响下产生的能量 潮汐能 以上三种能源称为一级能。 按能源的形成方式： 1 一次能源：自然界中存在的，可直接使用的能源 煤炭，石油，天然气，太阳能等。 2 二次能源：经加工转化成的能源 电，蒸汽等。 按能源的使用性质： 1 含能体能源：能够提供能量的物质能源。 如煤炭，石油，可以保存和储存运输。 2 过程性能源：提供能量的物质运动形式。 如太阳能，不能保存，难于储存运输。 按可否再生 1 再生能源 2 不可再生能源 按使用的成熟程度 1 常规能源： 人类长期使用，技术上比较成熟。 2 新能源： 虽已开发并少量使用，技术尚未成熟，没有被普遍使用，但是具有潜在应用价值的能源。 新能源： 新能源的含义在我国是指：除常规能源和大型水力发电之外的太阳能，氢能，核能，风能，生物质能，海洋能，地热能等。 新能源材料 解决能源和环境问题的途径是开源节流。 1 提高燃烧效率，减少资源消耗。 2 开发新能源，积极利用再生能源。 3 开发新材料，新工艺， 实现最大限度的节流。 新能源材料使得能源物质中的能量得以传递，主要包括能量转换，能量储存和能量运输。 能量转换包括同种能量和不同种能量转换 能量的直接转换和间接转换。 化学反应是能量转换的重要途径。 热化学反应 光化学反应 电化学反应 生物化学反应 发动机：煤炭，石油---------热能----------机械能 提高热效和增加机动性，对高温材料提出更高要求。 太阳能开发： 太阳能集热器：太阳能---------热能 太阳能光伏电池：太阳能-------电能 研究高效，长寿命，廉价的太阳能光伏转换材料成为太阳能新材料领域的重要课题。 太阳能利用 太阳能跟踪、捕获、转换、传输和存储,也必将会产生 巨大的经济效益和社会效益。 　 太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源 按能源的形成来源区分,我们目前使用的能源绝大部分是来自太阳的能源:各种生物质能都是经过光合作用将太阳能转化为化学能储存于植物之中的;地球上的煤炭、石油、天然气等矿物燃料则是由古代生物固定下来的太阳能;风能、水能、海洋