太阳电池发展简史(新版)

4、异质结太阳电池——即不同半导体材料在一起形 成的太阳电池，SnO／Si，In20／Si，（1n203十SnO2／
Si电池等。由于SnO2、In2O3、（In2O3＋SnO2）等带隙
宽，透光性好，制作电池工艺简单，曾引起许多研究
者的兴趣。目前因效率不高等问题研究者已不多，但
SnO2、In2O3、（1n2O3＋SnO2）是许多薄膜电他的重要 构成部分，作收集电流和窗口材料用。
重视。比较典型的聚光电池是斯但福大学的点接触聚
电池，其结构与非聚光点接触电池结构相同，不同处 是采用200Ω cm高阻n型材料并使电池厚度降低到100160um，使体内复合进一步降低。这种电池在140个太 阳下转换效率达到26.5％。
第三个时期
1997年以后(2002年)，受到日、德、美等西方 发达国家屋顶计划及政府补贴的刺激，世界光伏工 业的发展加速，平均年增长率达到36％，发电方式 也从离网应用发展到并网发电。 太阳电池商用组刊：商业大规模转化效率达到 15%--18％，为了能够早日实现更大规模的商业应 用，目前每瓦电池的安装成本目标控制在10～15 元以下。在不少领域和地区已经具有相当强的竞争 力。目前，大规模的太阳能电池产业已经初步形成。
源
《可再生能源中长期发展规划》 《中国的能源状况与政策》白皮书
这是可以实现的．日本、欧洲和英国不同地区的
市场开拓计划，增加了太阳电池的市场需求，光 伏将长期保持高速度增长，即便目前由于经济环 境的影响，暂时有些波动，也不会改变这一长期 发展趋势．RoyalDutch／Shell认为，未来儿十年，
将迎来可再生能源的高速增长．
1839年 1876年 1883年 1930年
195wenku.baidu.com年
1957年 1959年 1960年 1969年 1972年 1972年 1973年 1974年 1975年 1976年
吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率 优化设计。同年，第一个光电航标灯问世。 硅太阳电池效率达8%。 第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%。 硅太阳电池首次实现并网运行。 薄膜硫化镉太阳电池效率达8% 罗非斯基研制出紫光电池，效率达16%。 美国宇航公司背场电池问世。 砷化镓太阳电池效率达15%。 COMSAT研究所提出无反射绒面电池，硅 太阳电池效率达18%。 非晶硅太阳电池问世。同年，带硅电池效 率达6%～%。 多晶硅太阳电池效率达10%。
因此，如不尽早设法解决化石能源的替代能源，人
类迟早将面临化石燃料枯竭的危机局面。
2、环境污染
当前，由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有
数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭
到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质
量；局部地区形成酸雨，严重污染水土。这些问
题最终将迫使人们改变能源结构，依靠利用太阳
能等可再生洁净能源来解决。
(3)温室效应
化石能源的利用不仅造成环境污染，同时由
于排放大量的温室气体而产生温室效应，引起全
球气候变化。这一问题已提到全球的议事日程，
其影响甚至已超过了对环境的污染，有关国际组
织已召开多次会议，限制各国CO2等温室气体的排 放量
为了应对这种局面，人们开始在新能源领域投入大量的 人力、物力，这些领域包括：太阳能、风能、核能、生物能等。
1978年 美国建成100kWp太阳地面光伏电站。 1980年 单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达 2.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15% 1983年 美国建成1MWp光伏电站；冶金硅（外延）电池 效率达11.8%。 1986年 美国建成6.5MWp光伏电站。 1990年 德国提出“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋 顶装3~5kWp光伏电池。 1995年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达32%。 1997年 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”，在 1997年 日本“新阳光计划”提出到2010年生产43亿Wp光 伏电池。 1997年 欧洲联盟计划到2010年生产37亿Wp光伏电 1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。
系统，这是太阳能电池发展的第一个时期。由于当时 太阳电池造价昂贵，发展受到了限制。
第二个时期
从80初期到90年代末期，由于能源危机的加 剧，在世界各国大规模国家光伏发展计划的推动 下，世界光伏工业平均年增长率达到13%。 这一时期，背表面场、细栅金属化、浅结表
面扩散、表面织构化等技术逐步引入到太阳能电
《2006年中国太阳级硅材料及硅太阳电池研讨会》
——住宅设计
《2006年中国太阳级硅材料及硅太阳电池研讨会》
《2006年中国太阳级硅材料及硅太阳电池研讨会》
二、中国太阳能电池 的发展
国内政策法律支持
《中华人民共和国可再生能源法》 “十一五”规划中明确提出，要加快 发展风能、太阳能、生物质能等可再生能
4.0
《量子国际》
第一代太阳能电池典型结构
第一代电池中的高效电池结构
三代太阳能电池
《2006年中国太阳级硅材料及硅太阳电池研讨会》
日本 SANYO SOLAR ART
《2006年中国太阳级硅材料及硅太阳电池研讨会》
光伏建筑一体化（BIPV)
太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可 持续发展的理想范例，国际社会十分重视。 • ①具有高技术、无污和自供电的特点，能够强化 建筑物的美感和建筑质量 • ②光伏部件是建筑物总构成的一部分，除了发电 功能外，还是建筑物耐厚的外部蒙皮，具有多功 能和可持续发展的特征； • ③分布型的太阳辐射和分布型建筑物互相匹配； • ④建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积； ⑤不需要额外的昂贵占地面积，省去了光伏系统 的支撑结构，省去了输电费用。
从世界范围内来看，太阳 能电池发展主要经历了三 个时期:
第一个时期
1954年美国贝尔实验室开发出效率为6％的单晶 硅电池---现代硅太阳能电池时代从此开始。纽约时 报把这一突破性的成果称为“ 最 终导致使无限阳光
为人类文明服务的一个新时代的开始。” －－现代
太阳电池的先驱。 由于航天器上的电源要求重量轻，寿命长，使用 方便，能承受各种冲击、振动的影响，而太阳能电池 则完全满足这种要求，所以太阳能电池首先在航天器
1931年
1932年 1941年 1954年 1954年
法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”， 即“光伏效应”。 亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应 制成第一个“硒光电池”，用作敏感器件。 肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年， 朗格首次提 出用“光伏效应”制造“太阳电 池”，使太阳能变成电能。 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液，在阳 光下启动了一个电动机。 奥杜博特和斯托拉制成第一块硫化镉太阳电池。 奥尔在硅上发现光伏效应。 恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实 用的单晶太阳电池，效率为6%。 同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并 在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太 阳电池。
上得到应用。
1958年，美国的“先锋一号”人造卫星就是用了
太阳能电池作为电源，成为世界上第一个用太阳能供 电的卫星，空间电源的需求使太阳电池作为尖端技术， 身价百倍。 随后20多年里，硅太阳电池在空间应用不断扩大，
工艺不断改进，电池设计逐步定型。
这一时期世界光伏发电累积装机容量只有30MW
左右，主要用于无电网地区和特殊场合作为独立电源
开发和利用太阳能的优点：
1、与人类历史相比具有长得多的寿命，所以 对人来说几乎是无限的能源； 2、太阳能极其丰富，30分钟辐照到地球的能
量就够全世界一年的能源消耗；
3、太阳能是绿色环保能源，不会造成公害；
4、在使用现场就能从太阳光获得能量；
太阳能发电对节能减排的贡献
早在1839年， 法国科学家比克丘勒（当时 只有19岁）就发现一种奇特现象，即半导体在电 解质溶液中会产生光电效应，以此原理构成的液 结太阳电池是一种光电、光化的复杂转换。简单 来说，是将一种半导体电极插入某种电解液中， 在太阳光照射的作用下，电极产生电流，同时从 电解液中释放出氢气。适合作这种电极的材料很 多，如硫化镉、碲化镉、砷化镓、磷化镓、磷化 铟、二氧化钛等。
化合物的储量开始下降。我们现在正处于这样的一段
时间窗口，从传统能源转变到可再生能源。
为了使光伏发电能够替代相当一部分传统能源，
使能源结构发生重大的变化，成为二十一世纪最 重要的基础能源之一，还需要光伏工业和技术有 20-30年持续的加速发展．光伏界任重而道远．然 而，只要不断引入新工艺，进行深入的基础研究，
太阳能电池按材料区分：有单晶硅电池、 多晶硅、微晶硅、化合物半导体和有机半导体 等。然而目前仍以晶硅电池为主导，因为硅是 地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人 们对它研究得最多、技术最成熟，而且晶硅性 能稳定、无毒，因此成为太阳电池研究开发、 生产和应用中的主体材料。
光伏产业发展保持稳定的增长率
5、MIS电池——是肖特基（MS）电池的改型，即
在金属和半导体之间加入1.5nm-3.0nm绝缘层，使MS电
池中多子支配暗电流的情况得到抑制，而变成少子隧
穿决定暗电流，与pn结类似。
6、MINP电池——可以把这种电池看作是M1S电池和
p一n结的结合，其中氧化层对表面和晶界复合起抑制
作用。这种电池对后来的高效电池起到过渡作用。 7、聚光电池——聚光电他的特点是电池面积小， 从而可以降低成本，同时在高光强下可以提高电池开 路电压，从而提高转换效率，因此聚光电池一直受到
全球太阳能电池/组件产量展望（GW）
25 20.5
发 展 因 素
全球变暖的威胁加大 一次性能源枯竭及能源需求日益增长
20
15.1 15 10.2 10 6.1 5 0
2007年 2008年 2009年 2010年 2011年
《京都议定书》及各国政府立法大力
推进可再生能源的发展 可再生能源生产成本下降，成本趋近 传统能源
这个时期技术上的主要特征是把表面钝化技术、 降低接触复合效应、后处理提高载流子寿命、改进陷
光效应引入到电池的制造工艺中。大幅度的提升了电
池的转化效率，将电池的制造成本控制到了一个相对 能够接受的程度。 2002年8月Mr．HarryShimp(BPSolar总裁)宣称： 世界最终将走向可再生能源。在20-25年后液态碳氢
太阳能是各种非可再生能源中要的基本能源，生物质能、
煤、石油、天然气等都直接或者间接与太阳能有关。
太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化 和利用。
通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用
的属于太阳能热利用技术。利用这种热能进行发 电的称为太阳能热发电，也属于新能源开发领域。 太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射 光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种 光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此 太阳能电池又称为“光伏电池” 。
太阳能电池发展简史
目
录
一、世界太阳能电池发展简史 二、中国太阳能电池发展简史 三、英利太阳能电池发展历程
一 世界太阳能电池 发展简史
目前世界上大量使用化石能源带来一系列的问题：
1、能源短缺 由于常规能源的有限性和分布的不均匀性，造成 了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经 济发展的需要。从长远来看，全球已探明的石油储 量只能用到2020年，天然气也只能 延续到2040年左 右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。
池的加工制造当中，使得太阳电池转换效率有了 较大提高，并在地面得到广泛应用。到70年代末 地面用太阳电池产量已经超过空间电池产量，并 促使成本不断降低。
这一时期出现的新技术：
1、背表面电场（BSF）电池——在电他的背面接触区引入 同型重掺杂区，由于改进了接触区附近的收集性能而增加电他 的短路电流；背场的作用可以降低饱和电流，从而改善开路电 压，提高电池效率。 2、紫光电他一一这种电池最早（1972）是为通信卫星开 发的。因其浅结（0．1一0．2µm）密栅（30／cm）、减 反 射（Ta2O5—短波透过好）而获得高效率。在一段时间里，浅 结被认为是高效的关键技术之一而被采用。 3、表面织构化电池——也称绒面电池，最早（1974）也是 为通讯卫星开发的。其AM0时电池效率η≥15％，AMI时η＞18 ％。这种技术后来被高效电他和工业化电池普遍采用。