太阳能光电转换
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应用：构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和 地面。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。
二、太阳能电池分类
（2）多晶硅太阳能电池 优点：制作工艺与单晶硅太阳电池差不多。制作成本 比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，总 的生产成本较低，得到大量发展。 缺点：光电转换效率约17％左右，较低。使用寿命也 要比单晶硅太阳能电池短。
CIS：铜铟硒 CIGS：铜铟镓硒 CdTe：碲化镉 GaAs：砷化镓
各种太阳能电池特性对比
太阳能光电转换两大核心技术，一是半导体转换，包括单晶 硅、多晶硅、非晶硅三种，他们占了94%的市场；二是多种合 金薄膜涂层技术，包括CIGS（铜铟硒化镓），碲化镉（CdTe） 半导体晶体，占6%市场份额。实验室转化效率上，单晶硅 24.5%，多晶硅20%，CIGS（铜铟硒化镓）19%，碲化镉 （CdTe）16%，非晶硅13%。
多晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材 料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳能 电池生产总成本中己超二分之一。
二、太阳能电池分类
（3）非晶硅薄膜太阳能电池 优点：制作方法与单晶硅和多晶硅太阳电池完全不
同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低， 成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产。
2.3 太阳能光电转换
太阳能的光电转换：是指太阳的辐射能光子通 过半导体物质转变为电能的过程，称为光伏效 应。
太阳能电池：利用这种效应制成的一种发电器 件，也叫光伏电池。
2.3.1 太阳能电池
太 阳 能 电 池 片
一、太阳电池工作原理
原理——光生伏特效应 实质——光能转换成电能
光生伏特效应
两类电池主要差异：晶体硅电池光转换率高（15-17%），但 是生产成本高，原料不易取得。
合金薄膜电池生产成本低，但光转换率低下（13-14%）。
太阳能光伏发电系统成本中，电池片成本约占总成本70％。
三、太阳电池应用
应用
➢ 通信卫星供电、太阳能庭院灯、太阳能用户 发电系统、光伏水泵、通信电源、石油输油 管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡 化系统 、城镇中路标、高速公路路标；
在弱光条件也能发电，有极大的潜力。 缺点：光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10 ％左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率 衰减，直接影响了它的实际应用。 如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题， 那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发 展产品之一。
二、太阳能电池分类
2．多元化合物薄膜太阳能电池
一、太阳电池工作原理
另外，硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光， 不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反 射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5％甚至更 小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是 人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使 用，形成有比较大输出功率的太阳能光电板。
材料：无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、碲化 镉及铜铟硒薄膜电池等。
砷化镓（GaAs）化合物电池：转换效率可达28%。 GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的 吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高 效单结电池。 但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大 程度上限制了用GaAs电池的普及。
多晶硅 晶锭 晶片 太阳能电池 太阳能电池板 应用
二、太阳能电池分类
太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：晶硅太阳 能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、新型太阳能电 池等。
二、太阳能电池分类
1.晶硅太阳能电池 晶硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太
阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 （1）单晶硅太阳能电池 优点：光电转换效率19%左右，最高的达到24％，是目 前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的技术， 也最为成熟。制作工艺一般采用钢化玻璃以及防水树脂 进行封装，坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可 达25年。 缺点：制作成本很大，还不能被大量普遍地使用。
引言
早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel） 就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间 产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特 效应”，简称“光伏效应”。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔 实验室首次制成了光电转换效率为4.5%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。
太阳光照在半导体PN 结上，形成新的空穴电子对，在PN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
就形成电流。这就是
光生伏特效应太阳能 电池的工作原理。
一、太阳电池工作原理
ຫໍສະໝຸດ Baidu
P区 N区
由于半导体不是电的良 导体，电子在通过PN结 后如果在半导体中流动， 电阻非常大，损耗也就 非常大。但如果在上层 全部涂上金属，阳光就 不能通过，电流就不能 产生，因此一般用金属 网格覆盖PN结，以增加 入射光的面积。
➢ 发达国家光伏发电并入城市用电系统； ➢ 太阳电池与建筑一体化 。
二、太阳能电池分类
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池：效率比非晶硅薄膜 太阳能电池效率高，成本比单晶硅电池低，并且也易 于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重 的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替 代产品。
CIS 铜铟硒薄膜电池：适合光电转换，不存在光致 衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、 性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能 电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由 于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发 展又必然受到限制。
二、太阳能电池分类
3．新型太阳能电池 以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电
池制作的研究方向。 原理：利用聚合物的不同氧化还原电势，在导电材
料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机P－N结 的单向导电装置。
由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛， 成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价 电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的 研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都 不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具 有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。
二、太阳能电池分类
（2）多晶硅太阳能电池 优点：制作工艺与单晶硅太阳电池差不多。制作成本 比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，总 的生产成本较低，得到大量发展。 缺点：光电转换效率约17％左右，较低。使用寿命也 要比单晶硅太阳能电池短。
CIS：铜铟硒 CIGS：铜铟镓硒 CdTe：碲化镉 GaAs：砷化镓
各种太阳能电池特性对比
太阳能光电转换两大核心技术，一是半导体转换，包括单晶 硅、多晶硅、非晶硅三种，他们占了94%的市场；二是多种合 金薄膜涂层技术，包括CIGS（铜铟硒化镓），碲化镉（CdTe） 半导体晶体，占6%市场份额。实验室转化效率上，单晶硅 24.5%，多晶硅20%，CIGS（铜铟硒化镓）19%，碲化镉 （CdTe）16%，非晶硅13%。
多晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材 料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳能 电池生产总成本中己超二分之一。
二、太阳能电池分类
（3）非晶硅薄膜太阳能电池 优点：制作方法与单晶硅和多晶硅太阳电池完全不
同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低， 成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产。
2.3 太阳能光电转换
太阳能的光电转换：是指太阳的辐射能光子通 过半导体物质转变为电能的过程，称为光伏效 应。
太阳能电池：利用这种效应制成的一种发电器 件，也叫光伏电池。
2.3.1 太阳能电池
太 阳 能 电 池 片
一、太阳电池工作原理
原理——光生伏特效应 实质——光能转换成电能
光生伏特效应
两类电池主要差异：晶体硅电池光转换率高（15-17%），但 是生产成本高，原料不易取得。
合金薄膜电池生产成本低，但光转换率低下（13-14%）。
太阳能光伏发电系统成本中，电池片成本约占总成本70％。
三、太阳电池应用
应用
➢ 通信卫星供电、太阳能庭院灯、太阳能用户 发电系统、光伏水泵、通信电源、石油输油 管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡 化系统 、城镇中路标、高速公路路标；
在弱光条件也能发电，有极大的潜力。 缺点：光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10 ％左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率 衰减，直接影响了它的实际应用。 如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题， 那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发 展产品之一。
二、太阳能电池分类
2．多元化合物薄膜太阳能电池
一、太阳电池工作原理
另外，硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光， 不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反 射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5％甚至更 小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是 人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使 用，形成有比较大输出功率的太阳能光电板。
材料：无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、碲化 镉及铜铟硒薄膜电池等。
砷化镓（GaAs）化合物电池：转换效率可达28%。 GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的 吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高 效单结电池。 但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大 程度上限制了用GaAs电池的普及。
多晶硅 晶锭 晶片 太阳能电池 太阳能电池板 应用
二、太阳能电池分类
太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：晶硅太阳 能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、新型太阳能电 池等。
二、太阳能电池分类
1.晶硅太阳能电池 晶硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太
阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 （1）单晶硅太阳能电池 优点：光电转换效率19%左右，最高的达到24％，是目 前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的技术， 也最为成熟。制作工艺一般采用钢化玻璃以及防水树脂 进行封装，坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可 达25年。 缺点：制作成本很大，还不能被大量普遍地使用。
引言
早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel） 就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间 产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特 效应”，简称“光伏效应”。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔 实验室首次制成了光电转换效率为4.5%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。
太阳光照在半导体PN 结上，形成新的空穴电子对，在PN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
就形成电流。这就是
光生伏特效应太阳能 电池的工作原理。
一、太阳电池工作原理
ຫໍສະໝຸດ Baidu
P区 N区
由于半导体不是电的良 导体，电子在通过PN结 后如果在半导体中流动， 电阻非常大，损耗也就 非常大。但如果在上层 全部涂上金属，阳光就 不能通过，电流就不能 产生，因此一般用金属 网格覆盖PN结，以增加 入射光的面积。
➢ 发达国家光伏发电并入城市用电系统； ➢ 太阳电池与建筑一体化 。
二、太阳能电池分类
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池：效率比非晶硅薄膜 太阳能电池效率高，成本比单晶硅电池低，并且也易 于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重 的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替 代产品。
CIS 铜铟硒薄膜电池：适合光电转换，不存在光致 衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、 性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能 电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由 于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发 展又必然受到限制。
二、太阳能电池分类
3．新型太阳能电池 以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电
池制作的研究方向。 原理：利用聚合物的不同氧化还原电势，在导电材
料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机P－N结 的单向导电装置。
由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛， 成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价 电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的 研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都 不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具 有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。