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绿色化学工艺论文 绿色太阳能的发展及应用 姓名：郝洋洋 专业：化学工艺 学号： 绿色太阳能的发展及应用情况 摘要：太阳能是人类目前已知的绿色的，能满足人类能源需求的最佳选择。从可用总量上看，水能、风能、潮汐能都不能满足人类长远需求，而地球每天接收的太阳能相当于全球一年所消耗总能量的200倍，如此巨大的能量足以满足人类需求。太阳能是绿色能源，但在生产使用过程中，对国内太阳能产业的研究发现，由于技术落后、政策不规范等原因，太阳能产业在国内存在着严重的污染问题【1】。文中分析了太阳能电池产业的现状，并对太阳能电池产业的发展进行了展望。 关键词：太阳能；绿色能源；太阳能电池 随着全球经济的发展和社会的进步，能源的短缺与环境的污染成为阻碍人类社会经济发展的阻力。能源是经济社会发展的命脉，是提高人们生活水平的重要物质基础。此时，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。于是太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点【2】。 20世纪80年代初，太阳能电池开始形成规模化的生产。从目前研究和发展的进程状况来看，太阳能电池主要经历了3个阶段的发展【3】。 第一个阶段为晶体硅太阳能电池，包括单晶硅和多晶硅电池。单晶硅太阳能电池转换效率达15％左右，其制造工艺已相当成熟。由于单晶硅主要采用西门子法生产，从多晶硅中提炼出单晶，然后通过拉硅单晶棒、切割得到单晶硅圆片，再经过刻蚀，最后生产成太阳能电池组件。可见，其生产过程耗能较高，生产成本也相当高，因此推广应用有一定难度，但目前仍占太阳能电池市场份额的主要地位。多晶硅太阳能电池主要采用改良型西门子法的制造工艺。由于其省却了单晶硅的纯度要求，使制造成本大大降低，电池的转换效率达到16％左右。目前，世界各国正不断研究提高光电转换效率和降低生产成本的方法。2009年4月，无锡尚德采用必威体育精装版的冥王星技术进一步将多晶硅电池转换率提高到了17．2％。德国、日本和美国成功研制的发射极钝化及背面局部扩散太阳能电池，其转换效率已达20％左右；高效低阻硅太阳能电池，其转换效率达21％左右。美国麻省理工学院成功研制电池样品，光电转换效率提高了27％。 第二个阶段为薄膜电池，已进行大规模化生产的薄膜电池主要有：硅薄膜电池、铜铟硒化物薄膜电池(CIGS)和碲化镉(CdTe)薄膜电池。薄膜电池在阴天、早晚等弱光条件下，仍然可产生电能；并且在高温条件下衰减微弱，这优于晶体硅太阳能电池。硅薄膜太阳能电池是1976年由Calson和Wronski所发明，该种电池生产制造技术相当成熟，不仅可大量节省成本和能耗，而且产品面积有较大增加。目前日本Sharp，Kyocera和Sanyo公司、德国Q-cells，SchottSolar及Ersol公司均已实现产业化。但是，该种电池转化效率相对较低，目前仅为12％～14％，且光电效率随使用时间的增长而衰退。目前美国UnitedSo—lar公司、日本Kameka，uHI等公司正继续研究，重点研究的是多结构、微晶硅uc-si、叠层型UC—si的太阳能电池等。目前硅薄膜太阳能电池大多采用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)。CdTe太阳能电池具有最优化的吸光系数，同时制造成本低、稳定性好和转换效率高，易于大面积制造，因此产业化较快，主要制造商有美国First Solar和德国Autec公司。CIGS太阳能电池吸收光的范围广，转换效率高，稳定性好，制造成本低，但由于其制造工艺复杂、成品率较低，目前尚难实现产业化。目前主要的研发公司有ShellSolar，WurthSolar，Showahell，ZSw等。目前主要制造企业有美国GlobalSolar Energy、德国Q-cell和Wurth Solar等公司。 第三个阶段基于前两个阶段提出高效、绿色、寿命长和价廉的太阳能电池。第三代太阳能电池主要体现在高效上，解决如何提高效率这个问题成为当今太阳能电池研究领域最前沿的问题。1991年，瑞士Graetzel教授等成功研制了染料敏化太阳能电池(DSSC)，当时的转换效率仅达8％。经多年研究，转换效率已提高到l0％，但目前产品的转换效率仅为7％。由于其成本低、制造容易、设备简单，因此价格可低于0.5美元／WP。芬兰“千年技术奖”评委会认为，格雷策尔发明的这种高性能太阳能电池为研究经济型再生能源技术提供了可靠保证，使低成本的可移动太阳能板和发电窗为消费者所应用成为可能。目前美国KonarKa和英国G24Innovations公司已开始生产这种太阳能电池。 中国的太阳能资源非常丰富，理论储量达到每年17000亿t标准煤。太阳能资源开发利用的