太阳能电池的论文

太阳能电池

班级：2012级化学姓名：张芳华学号：2012094123

摘要：

本文详细阐述了主要几类太阳能电池的原理及发展现状，从材料、工艺与转换效率等方面讨论了它们的优势和不足之处，并对太阳能电池的发展趋势进行了预测。

关键词：太阳能电池；转换效率；材料

人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力，已经成为越来越值得关注的社会与环境问题。合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略，是其中最受瞩目的研究热点之一。近年来，太阳能电池快速发展并取得了可喜的成就。太阳能电池，可视为迄今为止最美妙、最长寿和最可靠的发电技术。

1、太阳能电池的原理。

所谓太阳能电池是指由光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置。太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N 区，接通电路后就形成了电流，这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

2太阳能电池的优缺点

太阳能的优点。太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：第一：它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今后足以供给地球人

类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。第二：地球上，无论何处都有太阳能就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通欠发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三：太阳能是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不会造成污染和公害。

太阳能的缺点。第一：能量密度较低，日照较好时，地面上1平方米的面积所接受的能量只有千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置占地面积大、用料多，成本增加。第二：天气影响较大，到达某一地面的太阳辐射强度，因受地区、气候、季节和昼夜变化等因素影响，时强时弱，时有时无给使用带来不少困难。

4．各类太阳能电池的发展状况

太阳能电池类型（按材料分）包括[1]：硅系太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极性电池、纳米经化学太阳能电池。下面将分别对这 4 类电池从其结构特性、生产应用等方面加以叙述。

4.1 硅系太阳能电池[3]单晶硅太阳能电池是当前开发的最快的一种太阳能电池，以高纯的单晶硅棒为原料。其结构工艺已基本定型，产品已广泛应用与空间和地面。在实验室里最高的转换效率是28.6% 是印度物理研究所开发的一种依据内部光陷作用的高效硅太阳电池。硅太阳能电池转换效率最高，但硅的纯度要求高达99.999%，且复杂工艺和材料价格等因素只是成本较高。多晶硅太阳能电池材料多半是

含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。实验室最高转换效率是19.8%。预估，不久多晶硅太阳能池将会在太阳能电池市场上占主导地位。多晶硅薄膜太阳电池在长波段具有高光敏性，能有效吸收可见光且光照稳定性强，是目前公认的高效率、低能耗的理想电池。实验室最高转换效率是19%，是由德国费莱堡太阳能研究所采用区域再结晶技术再Si衬底上制得的多晶硅薄膜太阳能电池。多晶硅薄膜太阳能电池发展很快，将来可望使得电池的成本能够与常规能源相竞争。

4.2多元化合物太薄膜阳能电池

其材料为无机盐，主要有砷化镓、碲化镉、铜铟硒。尽管多元化合物太薄膜阳能电池具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，但是其所用的材料中大多用剧毒，且有的是稀有元素，所以其发展受到很大限制。

4.3 聚合物多层修饰电极性电池（有机物太阳能电池）

以有机物代替无机物材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向，具有分子结构自行设计合成、以加工、柔韧性好、毒性小、成本低等特点，对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。未来的研究应该是：提高材料的导电率，提高成膜技术、器件制作工艺水平和开发新型的材料等。

4.4 染料敏化纳米晶化学太阳能电池

染料敏化纳米晶化学太阳能电池是利用具有高比表面积多孔特性的薄膜来吸附染料敏化剂，吸收未被半导体吸收的光而产生电动

势，进而对半导体电极的光电动势显示敏华作用。

5太阳能电池的发展前景

我国《可再生能源法》在2006 年1 月1 日正式生效太阳能、水能风能地热等可再生能源作为十一五期间国家能源的重点发展方向将在政策、税收等享有优惠。同时《可再生能源法》中明确指出到2020 年我国可再生能源的构成比例要占到10 %以上其中的第17 条还明确要求房地产开发企业应在建筑物的设计和施工中为太阳能的利用提供必备条件。太阳能利用发展迅速。全世界产量从1996 年的100 MW 已发展到2004 年的1 132 MW。目前, 全球燃料价格上涨, 而太阳能发电系统的价格却迅速下降。这为利用太阳能进一步提供了有利条件。

参考文献：

[1] 谢建生，李金华．太阳电池研究的现状与发展前景[J]．江苏工业学院学报，2008，20（3）：69-73.

[2] 李丽，张贵友，陈人杰，陈实，吴锋. 太阳能电池及关键材料的研究进展．化工新型材料，2008，36（11）：1-4．

[3] 寿莎，黄仕华. 对太阳电池研究进展的探究. 汽车节能，2009，1：12-13.

[5] 卢金军. 太阳能电池的研究现状和产业发展[J]. 高新技术.2007 , (18) :14.