《太阳能电池基础与应用》太阳能电池-第一章

课程大纲

第一部分：基础知识

第章引言

第一章：引言

第二章：半导体基础

第三章：P-N结

第四章：太阳能电池基础

第二部分：传统太阳能电池

第章能

第五章：晶体硅太阳能电池

第六章：高效III-V族化合物太阳能电池

第七章：硅基薄膜太阳能电池

第八章：高效薄膜太阳能电池（CIGS, CdTe）

第三部分：新型太阳能电池

第九章：有机太阳能电池

第十章：染料敏化及钙钛矿太阳能电池

第十一章：其它新型太阳能电池（量子点，中间带等）第十二章：多结太阳能电池

主讲教师：

（1-4 章：18学时）；82304569，xwzhang@

张兴旺14章学时）xwzhang@semi ac cn

尹志岗（5-7 章：14学时）；82304469，yzhg@

游经碧（8-12章：22学时）；82304566，jyou@

课程性质：专业选修课

课程性质专业选修课

课时：54课时

考试类型：开卷

成绩计算方式：期末考试（70%）+小组文献汇报（30%）

成绩计算方式期末考试

参考书目：

1熊绍珍朱美芳：《太阳能电池基础与应用》科学出版社

1. 熊绍珍，朱美芳：《太阳能电池基础与应用》，科学出版社，2009年

2. 刘恩科，朱秉升，罗晋生：《半导体物理学》，电子工业出版社，2011年

3. 白一鸣等编，《太阳电池物理基础》，机械工业出版社，2014年

第一章引言

太阳能的利用方式

1.2

太阳能资源及其分布31.1

14

太阳电池工作原理

31.3

太阳电池发展历程

1.4

太阳电池应用与趋势31.5

1.6中国光伏发电的现状

1973年，由于中东战争而引起的“石油禁运”，全世界发生了以石油为代表的能源危机，人类认识到常规能源的局限性、以石油为代表的“能源危机”，人类认识到常规能源的局限性有限性和不可再生性，认识到新能源对国家经济发展、社会稳

定及安全的重要性。

与此同时，环境污染日益加剧、极端天气频繁出现，不断挑战着人类的忍受极限……

1.1 太阳能资源：未来能源的主要形式

太阳能核能地热能

生物质能

风能水势能

清洁能源－－光伏发电

太阳------物理参数

太阳------地球生命之源！

表度

太阳------巨大的火球！

表面温度：5760-6000K

中心温度：1.5×107K

日冕层温度：5×106K

198930

质量：1.989×10kg

太阳每秒释放的能量：3.865×1026J，相当于132

每秒燃烧1.32×1016吨标准煤的能量

(世界能源消耗)

3.0 ×1020joule/y

=万分之一！3.0 ×1024joule/y

万分之

巨大潜力

(照射到地面的太阳能)457亿年>50亿年

我国的太阳能资源

45.7亿年，>50亿年，取之不尽、用之不竭地表每年吸收太阳能17000亿吨标煤2007年一次能源26.5亿吨标煤

解决能源危机

特点

能

源

取之不尽、无污染

地球表面

角

度

0.1%的太阳能，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

资源丰富

太

阳

环

改善环境、保护气候

无污染物废气噪音的污染

特点

能

的

境

角

无污染物、废气、噪音的污染

1 MW并网光伏电站的年发电能力约为113万优

点

度

并能

kWh，可减排二氧化碳约191余吨相当于每

年可节省标准煤约384余吨，减排粉尘约5.5

吨，减排灰渣约114吨，减排二氧化硫约

节能减排

8.54吨。

世界化石燃料的不断消耗发展可再生替代能源

2100年64％

太阳能在未来能源结构中占主导地位！

世界太阳能资源分布

地球上太阳能资源的分

布与各地的纬度、海拔

高度、地理状况、气候

高度地理状况气候

条件等密切相关。

全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。

和中国西部地区等

中国，世界能源第二大消耗国中国太阳能资源分布

第大消耗国

2013年9月，中国已成为世界第一

大石油进口国，进口依存度逼近

％

势中国，二氧化碳第二大排放国

60％。在人均煤炭可采储量90吨（54.9％）西部丰富的太阳能资源中国，传统化石必石油可采储量3吨（11％）

天然气1080立方米（4.3％）

能源匮乏行中国，太阳能

资源极其丰富！

1）太阳能光热利用：它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用；

通过与物质的相互作用转换成热能加以利用

2）太阳能发电：包括光－热－电利用和光电转换两种，前者是利用太阳辐射所产生的热能发电；后者是利用半导体材料的光生伏特效应将太阳光直接转换为电能；

3）光化利用：利用太阳能辐射直接分解水制氢的光－化学转换方式；

4）光生物利用：通过植物的光合作用来实现将太阳能转换为生物质能的过程。目前主要有速生植物（薪炭林、油料作物和巨型海藻）。