绪论 经典太阳电池基础课件.pptVIP

石家庄铁道大学 申俊杰 一 序论和能源经济 中国太阳能的资源状况 中国光伏发电的市场发展 太阳能电池的基本概念 中国光伏产业的发展现状 二十一世纪，人类将面临经济和社会可持续发展的重大挑战，能源和环境问题将成为人类面临的两大主要问题。 目前全球能源的主体是化石燃料，它占全球能源供应量的80%以上，并且其消耗量正在无情的迅速增加。 首先，化石能源是地质年代的产物，资源会越用越少，总有一天会枯竭。 其次，化石能源释放出大量的二氧化碳，会带来越来越严重的温室效应和大气污染。由此可以看出，今后的发展方向必须是发展替代化石能源的新能源。 这个时候，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。 其中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。 第一太阳能是永不枯竭且无污染的能源。太阳能具有储量的无限性。太阳每秒释放的能量是1.6×1023KW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤大约1.89×1013千亿吨，是目前世界主要能源探明总量的一万倍。相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的无限性。 第二太阳能的存在具有普遍性，可就地取用。 第三太阳能是一种清洁能源并且利用起来很经济。利用太阳电池可以直接将太阳能转化为电能，在提供电力的同时不产生任何有害物质，特别是太阳电池在使用中不释放任何有害气体，对于改善生态环境具有重大的意义。并且系统简单、维护方便。 因此，太阳能发电的大规模应用，能够解决目前地面能源面临的矿物燃料资源减少和环境污染的问题，经济和社会的可持续发展的有效途径。 太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍。 太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳 ，这种免费洁净的能源是地球发展的可靠保证。 据统计地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳 ，也就是说如果我们可以收集其中的万分之一到万分之二就足够我们的需求了。 太阳能在我们三分之二的国土上, 年辐射量超过60万焦耳/平方厘米, 每年地表吸收的太阳能大约相当于17万亿吨标准煤的能量。（中国煤炭的总储量为约6000亿吨）换句话说每年地表吸收的太阳能可以相当于280多倍中国的煤炭总储量。 光伏发电是最具可持续发展理想特征的可再生能源技术之一，受到普遍关注。在截至２００９年的最近１０年，世界光伏电池产业年均增长率为48.6％，进入超高速发展时期。 与国际上蓬勃发展的光伏发电相比，中国落后于发达国家10-15年，甚至明显落后于印度。 但是，中国光伏产业正以惊人的速度增长，2005年中国太阳能电池生产总量达到139MW，较2004年猛增了179%，2006年达到400MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，2007年产能则达到惊人的1188MW。到了2009年，中国光伏太阳能电池产量为4011MW. 但是，时值多晶硅料源缺货高峰期，太阳能电池2008年第1季度的报价只涨不跌，不过各家价格调整的策略方向不同，并非全面调涨的策略，但整体走势为有涨无跌，平均价格调整约3%以上。 目前市场平均每瓦太阳能电池的报价为1美元，其中太阳能电池转换效率仍是取决定价区间的标准，转换率15%以上才符合标准，12%以下等同于破片销售。 在今后的十几年中，太阳电池的市场走向将发生很大的改变，到2010年以前中国太阳电池多数是用于独立光伏发电系统，从2011年到2020年，中国光伏发电的市场主流将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。 在国家各部委立项支持下，目前中国实验室太阳能电池的效率已达21%，可商业化的光伏组件效率达14-15%，一般商业化电池效率10-13%。 目前中国太阳能光伏电池生产成本已大幅下降，这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起到了决定作用，对实现与国际光伏市场接轨具有重要意义。 光伏效应 太阳电池的物理基础是光伏效应：当太阳光或其他光照射到太阳电池上的时候，电池吸收光能，产生电子-空穴对，在电池内建电场的作用下光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的累积，即产生光生电压，这就是光生伏打效应。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，于是负载中就有电流，从而获得输出功率，这样太阳能就转化成了电能。 太阳能电池是由高纯度的结晶硅通过加工而成的太阳能电池板。 硅原子是拥有4根键的稳定状态的完全绝缘体。如果向内掺杂少量的5价原子后,就会