太陽(yáng)能電池有哪方面的應(yīng)用

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太陽(yáng)能電池

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太陽(yáng)能電池又稱為“太陽(yáng)能芯片”或“光電池”“，是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽(yáng)能光伏（Photovoltaic，photo伏特，縮寫為PV），簡(jiǎn)稱光伏。

太陽(yáng)能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的實(shí)施太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。

中文名：太陽(yáng)能電池

外文名：Solar Cell

發(fā)明時(shí)間：1883年

發(fā)明人：Charles Fritts

原理：光電效應(yīng)

材料種類：硅, 化合物半導(dǎo)體, 有機(jī)材料等

類型：硅基半導(dǎo)體電池、染料敏化電池等

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數(shù)據(jù)顯示2012年，我國(guó)太陽(yáng)能電池繼續(xù)保持產(chǎn)量和性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力愈益增強(qiáng)。產(chǎn)量持續(xù)增大，預(yù)計(jì)2012年，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)能將超過40GW，產(chǎn)量將超過24GW，仍將占據(jù)全球半壁江山。

隨著太陽(yáng)能電池行業(yè)的不斷發(fā)展，內(nèi)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也在不斷加劇，大型太陽(yáng)能電池企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)品購(gòu)買者的深入研究。正因?yàn)槿绱?，一大批?guó)內(nèi)優(yōu)秀的太陽(yáng)能電池品牌迅速崛起，逐漸成為太陽(yáng)能電池行業(yè)中的翹楚。

術(shù)語(yǔ)“光生伏特（Photovoltaics）”來源于希臘語(yǔ)，意思是光、伏特和電氣的，來源于意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·伏特的名字，在亞歷山德羅·伏特以后“伏特”便作為電壓的單位使用。太陽(yáng)能電池圖冊(cè) 18張

以太陽(yáng)能發(fā)展的歷史來說，光照射到材料上所引起的“光起電力”行為，早在19世紀(jì)的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。

1839年，光生伏特效應(yīng)第一次由法國(guó)物理學(xué)家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn)。1849年術(shù)語(yǔ)“光－伏”才出現(xiàn)在英語(yǔ)中。

1883年第一塊太陽(yáng)電池由Charles Fritts制備成功。Charles用硒半導(dǎo)體上覆上一層極薄的金層形成半導(dǎo)體金屬結(jié)，器件只有1%的效率。

到了20世紀(jì)30年代，照相機(jī)的曝光計(jì)廣泛地使用光起電力行為原理。

1946年Russell Ohl申請(qǐng)了現(xiàn)代太陽(yáng)電池的制造專利。

到了20世紀(jì)50年代，隨著半導(dǎo)體物性的逐漸了解，以及加工技術(shù)的進(jìn)步，1954年當(dāng)美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室在用半導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在硅中摻入一定量的雜質(zhì)后對(duì)光更加敏感這一現(xiàn)象后，第一個(gè)太陽(yáng)能電池在1954年誕生在貝爾實(shí)驗(yàn)室。太陽(yáng)電池技術(shù)的時(shí)代終于到來。

自20世紀(jì)58年代起，美國(guó)發(fā)射的人造衛(wèi)星就已經(jīng)利用太陽(yáng)能電池作為能量的來源。

20世紀(jì)70年代能源危機(jī)時(shí)，讓世界各國(guó)察覺到能源開發(fā)的重要性。

1973年發(fā)生了石油危機(jī)，人們開始把太陽(yáng)能電池的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到一般的民生用途上。

在美國(guó)、日本和以色列等國(guó)家，已經(jīng)大量使用太陽(yáng)能裝置，更朝商業(yè)化的目標(biāo)前進(jìn)。

在這些國(guó)家中，美國(guó)于1983年在加州建立世界上最大的太陽(yáng)能電廠，它的發(fā)電量可以高達(dá)16百萬瓦特。南非、博茨瓦納、納米比亞和非洲南部的其他國(guó)家也設(shè)立專案，鼓勵(lì)偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村地區(qū)安裝低成本的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)。

而推行太陽(yáng)能發(fā)電最積極的國(guó)家首推日本。1994年日本實(shí)施補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)辦法，推廣每戶3,000瓦特的“市電并聯(lián)型太陽(yáng)光電能系統(tǒng)”。在第一年，政府補(bǔ)助49%的經(jīng)費(fèi)，以后的補(bǔ)助再逐年遞減?！笆须姴⒙?lián)型太陽(yáng)光電能系統(tǒng)”是在日照充足的時(shí)候，由太陽(yáng)能電池提供電能給自家的負(fù)載用，若有多余的電力則另行儲(chǔ)存。當(dāng)發(fā)電量不足或者不發(fā)電的時(shí)候，所需要的電力再由電力公司提供。到了1996年，日本有2,600戶裝置太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，裝設(shè)總?cè)萘恳呀?jīng)有8百萬瓦特。一年后，已經(jīng)有9,400戶裝置，裝設(shè)的總?cè)萘恳策_(dá)到了32百萬瓦特。隨著環(huán)保意識(shí)的高漲和政府補(bǔ)助金的制度，預(yù)估日本住家用太陽(yáng)能電池的需求量，也會(huì)急速增加。

在中國(guó)，太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)亦得到政府的大力鼓勵(lì)和資助。2009年3月，財(cái)政部宣布擬對(duì)太陽(yáng)能光電建筑等大型太陽(yáng)能工程進(jìn)行補(bǔ)貼。

原理

太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。

太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。

光—熱—電轉(zhuǎn)換

（1） 光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個(gè)過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣。太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW的太陽(yáng)能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美