太阳能电池

如何提高太阳能电池的效率
1、尽量减少太阳能电池表面挡板玻璃对太阳光的反射，增 加透射。 2、改进透明电极在太阳光整个谱段的透射率，从而减少太 阳光辐射在电池表面的反射损失。 3、采用多个 p-n 结叠层结构，使太阳光能的利用率尽可能 大。 4、增加入射光在太阳能电池吸收层内的传输距离。
参考文献：
太阳能电池的发展现状
我国对太阳能电池的研发工作十分重视。国家发改委 制定的“ 光明工程 ”将筹资100亿元用于推进太阳能发电 技术的应用，计划到2015年全国太阳能发电系统总装机容 量达到300兆瓦。 目前，我国已有10条太阳能电池生产线，年生产能力 约为4.5MW，其中8条生产线是从国外引进的。在这8条 生产线中，有6条单晶硅太阳能电池生产线，2条非单晶硅 太阳能电池生产线。 位于天津的国家纳米技术与工程研究院（CNANE）、 隶属于中国科学院的长春应用化学研究所（CIAC）以及 中国纳米技术产业化基地(NIBC)在这方面有所研究。
工作原理图
太阳能电池的应用
在火箭发射前几个小时， 电源系统会被充满电，从 火箭发射的那一刻起，就 开始工作了。在火箭发射 后，人们都会非常关注飞 船太阳能帆板是否能够顺 利展开，因为电源系统实 际上就是一个光伏系统， 像一个小“发电场”，能 源的来源就是太阳能，只 有太阳能电池帆板展开了， 电源系统才能正常工作。 而依靠太阳能发的电，一 部分供给飞船使用，一部 分则用镉镍蓄电池储存起 来。
工作原理：当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，其 中能量大于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去， 形成自由电子，价带中留下带正电的自由空穴，即电子一空 穴对；自由电子和空穴在不停的运动中扩散到P-N结的空间电 荷区，被该区的内建电场分离，电子被扫到电池的N型一侧， 空穴被扫到电池的P型一侧，从而在电池上下两面(两极)分别 形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”， 若在电池两侧引出电极并接上负载，负载中就有“光生电流” 通过。
1951年生长p-n结，实现制备单晶锗电池 1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次 制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为 电能的实用光伏发电技术。 1958年，我国研制出首块单晶硅 1960年，Hoffman电子实现单晶硅电池效率达到14% 1977年，D.E.Carlson和C.R.Wronski制成第一个非晶硅太 阳能电池 2007年，我国成为生产太阳能电池最多的国家
总结
太阳能电池是人类利用太阳能的一个重要途径，也 是人类解决日益严峻的全球能源危机的一个重要方法， 开发研究太阳能电池对人类的生存和发展具有十分重要 的意义！ 虽然目前太阳能电池光电转换效率低 、成本高 ， 还无法大规模投入市场，但是随着科学研究的不断深入 以及新型材料的开发使用，我们有理由相信：在不久的 将来，太阳能电池将会被人们广泛使用！
太阳能电池的发展及现状
太阳能电池的发展现状
根据Dataquest(电子商情网)的统计资料显示，目前全 世界共有136个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中。 其中有95个国家正在大规模地进行太阳能电池的研究开发， 积极生产各种相关的节能新产品。 目前，许多国家正在制定中长期太阳能开发计划，准 备在21世纪大规模开发太阳能：美国能源部推出了“ 国 家光伏计划”和“太阳能路灯计划” ；日本提出了“阳 光计划” ；日本、韩国以及欧洲地区总共8个国家决定携 手合作，在亚洲内陆和非洲沙漠地区建设世界上规模最大 的太阳能发电站。
太阳能电池的产生背景
与常规能源相比，太阳能具有三大优势：
一、它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计，在 过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的 2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿 年，可谓取之不尽、用之不竭。 二、在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这样 我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于交 通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值。 三、太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用太 阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更不 会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。
太阳能电池的原理
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼 、 磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着 一个空穴，它的形成可以参照左图： 正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕 在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示 掺入的硼原子，因为硼原子周围只有 3 个 电子，所以就会产生蓝色的空穴，这个空 穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸 收电子而中和，形成p型半导 体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子 有五个电子，所以就会有一个电子变得非 常活跃，形成N型半导体。 黄色的为磷原 子核，红色的为多余的电子。
[1] 李愿杰,唐茜,黎兵,冯良桓,曾广根,蔡亚平,郑家贵, 蔡伟,张静全,李卫,雷智,武莉莉. CdS/CdTe叠层太 阳电池的制备及其性能[J]. 半导体学报. 2007(05) [2] 黄锡坚,周莲编.硅太阳能电池及其应用[M]. 中国 铁道出版社, 1985 [3] 王长贵. 太阳电池的发展趋势[J]. 太阳能. 2008(01) [4] 世界太阳能发电市场迅速发展[J]. 中外能源. 2010(09) [5] 邓志杰. 硅单晶材料发展动态[J]. 稀有金属. 2000(05)
太阳能电池的发展历程
1839年，法国物理学家贝克勒尔（E.Becquerel）发现液 体的光生伏特效应 【光生伏特效应：半导体受到光照时产生电动势的现象】 1877年，亚当斯（W.G.Adams）研究了硒的光伏效应， 并制作了第一片硒太阳能电池 1883年，美国发明家查尔斯描述了第一块硒太阳能电池的 原理 1918年，波兰科学家Czochralski发展了生长单晶硅的提 拉法工艺 1941年 奥尔在硅上发现光伏效应
PN结
太阳能电池的原理
当P的薄层 ，界面的P型一侧带 正电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型 半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到 P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由 N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后， 就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
神舟九号飞船强大的心脏：太阳能电池和储能 系统
太阳能路灯
太阳能路灯以太阳 光为能源，白天太 阳能电池板给蓄电 池充电，晚上蓄电 池给灯源供电使用， 无需复杂昂贵的管 线铺设，可任意调 整灯具的布局，安 全节能无污染，无 需人工操作工作稳 定可靠，节省电费 免维护。
太阳能汽车是一种靠 太阳能来驱动的汽车 相比传统热机驱动的 汽车，太阳能汽车是 真正的零排放。正因 为其环保的特点，太 阳能汽车被诸多国家 所提倡，太阳能汽车 产业的发展也日益蓬 勃。
太阳能电池的产生背景
自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气 等化石燃料相继被广泛地应用到生产生活的各个 方面。随着社会经济的不断发展和人类文明的不 断进步，人类对能源的需求量不断飞速增长。 然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还 在被使用的基本都是不可再生能源。其有限的储 量与人类无限的需求之间构成了不可调和的矛盾。 其次，煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后 会产生大量的二氧化碳气体，造成温室效应，加 速全球气候变暖，给人类及其他动植物的生存构 成巨大挑战。