【導讀】河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）

　　

【正文】 求而言，它們比晶體硅材料更為適合。這是由于化合物半導體材料的禁帶寬度為 且為直接躍遷材料，所制備的太陽能電池與太陽光譜更匹配、對光的吸收系數(shù)更大，使得這些材料容易制備成薄膜電池，電池厚度為 23 個微米即可。目前 這一類電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率可達 %（ Cu(InGa)Se2）。由于化合物半導體大多數(shù)有毒，易對環(huán)境造成污染，一般只應用于特殊場合。 （ 3）有機太陽能電池 :就目前而言，由于硅太陽能電池的制造成本非常昂貴，限制了地面太陽能電池的大規(guī)模使用。在這種情況下，有機凝聚態(tài)穩(wěn)定太陽能電池備受關(guān)注。但目前與無機硅太陽能電池相比，它在轉(zhuǎn)換效率、光譜響應范圍、河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 電池穩(wěn)定性上還有待提高。 太陽能電池新工藝 （ 1）量子阱半導體太陽能電池 :由于量子太陽能電池具有高光電轉(zhuǎn)換效率的特性，它已經(jīng)不斷引起發(fā)達國家的興趣與重 視。量子阱半導體太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的理論值可高達 %。到目前為止，關(guān)十量子阱半導體太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的正式報道來自英國倫敦大學皇家學院 教授的研究組，它們的GaAsP/InGaAs 多量子阱太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率為 27%。 （ 2）高效硅太陽能電池 :通過表面鈍化技術(shù)，表面 V 形槽和倒金字塔技術(shù)以及雙層減反射膜技術(shù)、陷光理論的進步和完善，減小了電池表面的反射同時提高了電池對紅外光的吸收，提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的參數(shù)有三個，即開 路電壓、短路電流和填充因子。開路電壓、填充因子均受暗電流影響很大，可以說，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率主要取決于其暗電流特性和短路電流的大小。 量子阱半導體太陽能電池的短路電流、開路電壓、暗電流及填充因子等特性參數(shù)與量子阱結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。量子阱的引入使得太陽能電池的吸收光譜向低能端拓寬了，從而改善了光譜響應特性，、短路電流必將加強。但是，量子阱的引入同時降低了有效帶隙寬度，提高了載流子輻射復合的幾率，從而削弱開路 電壓。為突出短路電流的加強、抑制開路電壓的削弱以獲得加強的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，必須優(yōu)化設(shè)計量子阱結(jié)構(gòu) 。 當然，限制量子阱半導體太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的最大因素是能量高于勢壘帶隙的那部分光被吸收后所產(chǎn)生的光生電子空穴對最終都要通過損失一部分能量(thermalization loss) 而回歸到導帶帶邊或價帶帶邊，以及能量低于量子阱有效帶隙的那部分光根本就沒有被吸收而白白損失了。這是各種太陽能電池共有的、無法挽救的損失。但量子阱太陽能電池卻有一個獨特的優(yōu)點，所示，量子阱中的光生電子空穴對可以通過熱運動馳豫逃離到 (thermal escape, TE)勢壘能帶上，從而有利于抑制載流子復合，減小了暗電流 :同時提高 了勢壘層的準費米能級差，使得開路電壓有可能隨之進一步加強，從 而把一部分周邊熱能轉(zhuǎn)化成了輸出的電功率，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。 研制高效率太陽能電池，必須深入研究填充因子的優(yōu)化問題。而關(guān)于填充因河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 子的優(yōu)化工作還未見報道。填充因子主要決定于暗電流電壓特性，因此，與各種復合過程有關(guān)。除了通過優(yōu)化量子阱結(jié)構(gòu)和 MOCVD 工藝降低材料內(nèi)部各種復合幾率外，應抑制載流子在電池表面的復合，從而改善暗電流一電壓特性，提高填充因子，具有反射電子作用的 p型布拉格反射結(jié)構(gòu) (DBR)代替 p型層中的窗口 (window)層，可以把向 P 型摻雜區(qū)表面擴散的電子反射回去，這樣不但可以抑制光生載流子在 P 型摻雜區(qū)表面的復合以改善暗電流一電壓特性，同時還可以增加光生短路電流。因此，通過引入具有反射電子作用的 P 型布拉格反射結(jié)構(gòu) (DBR)可以優(yōu)化填充因子，提高轉(zhuǎn)換效率。 總之，從研究量子阱中光生載流子的逃逸、捕獲、輻射復合等過程出發(fā)，研究準費米能級差的空間分布及其對量子阱半導體太陽能電池的暗電流、開路電壓和轉(zhuǎn)換效率的影響，進而總結(jié)量子阱加強太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的機理 :之后，通過引入電子布拉格反射的窗口層以改善、優(yōu)化填充因子，從而研制高效率 (大于20% )GaInP/GaAs/GaInP 量子阱半導體太陽能電池。 第 4 章 結(jié)論 可持續(xù)發(fā)展需要未來太陽能產(chǎn)業(yè)有廣闊的應用前景，但是，太陽能產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中仍然需要政府制定政策來支持其有效地發(fā)展。 國外太陽能產(chǎn)業(yè)政策在推動太陽能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的同時，降低了成本，而太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應用推廣的關(guān)鍵在于成本降低，其專業(yè)化、規(guī)?；觿×艘?guī)模效應的推廣。通過政策的有力調(diào)節(jié)，使得太陽能產(chǎn)業(yè)集群帶來了較好的集聚效應，更加有效促進其成本的下降。發(fā)達國家以太陽能發(fā)電的普及為目標，世界太陽能產(chǎn)業(yè)也正處于倍速增長的時期。 成本降低己成為世界各國的共識，通過政策的推動，各國都在搶占技術(shù)的制高點，先發(fā)制人，從而獲得成本上的優(yōu)勢。 國外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策在法律法規(guī)方面的有效執(zhí)行、對技術(shù)創(chuàng)新的深度支持以及市場支撐類政策帶來的市場有力開發(fā)，都非常值得我們借鑒。尤其是美國的市場導向、德國的法律環(huán)境、日本的技術(shù)導向、英國的支持性計劃和以色列太陽能熱水器的強制安裝政策，都有效地促進了該國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程。總之，發(fā)達國家對太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在思想上十分重視，以立法手段為基礎(chǔ)，并通過一系列的配套政策措施，使得其太陽靜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的整體水平不斷提升 。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 在全球太陽能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，中國太陽能產(chǎn)業(yè)也迎來了快速發(fā)展期。目前，中國太陽能熱水器集熱面積和光伏產(chǎn)業(yè)的電池、組件環(huán)節(jié)位居世界第一位。但中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈不完善，上游關(guān)鍵硅材料和技術(shù)處于落后狀態(tài)，因此，處于低附加值的中下游環(huán)節(jié)。未來幾年，中國進入太陽能產(chǎn)業(yè)的結(jié)合階段。中國政府將持續(xù)關(guān)注太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并出臺相應的扶持政策。 在太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)方面，中國政府出臺扶強扶優(yōu)戰(zhàn)略，力爭做大并做強太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)。通過合理有效政策措施的引導，相信中國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)會在政策正確的戰(zhàn)略引導下，通過聚合效應，培養(yǎng) 競爭優(yōu)勢，做大并做強，在國際上樹立強勢地位。在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)方面，應通過政策對光伏產(chǎn)業(yè)加以正確的引導，使中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)又好又快地發(fā)展。通過政府“看得見的手”的運作，對市場“看不見的手”加以積極引導，有步驟地解決制約光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。因此，提出了如下建議 :加強立法體系建設(shè)、完善技術(shù)支持政策體系、強化市場支撐政策體系。把產(chǎn)業(yè)發(fā)展與人才培養(yǎng)結(jié)合起來，把項目開發(fā)與技術(shù)進步結(jié)合起來，把產(chǎn)品生產(chǎn)與市場應用結(jié)合起來。通過知識產(chǎn)權(quán)的保護體系，防偽防冒，樹立中國太陽能產(chǎn)品高質(zhì)量、高科技的良好形象。 究的問題 20xx 年 3 月 11 日，日本大地震并引發(fā)海嘯，人員傷亡和財產(chǎn)損失重大，核電系統(tǒng)也備受重創(chuàng)。福島第一核電站的備用發(fā)電系統(tǒng)被地震引發(fā)的海嘯淹沒，冷卻系統(tǒng)完全處于癱瘓狀態(tài)。由此，導致日本電力供應在全國大范圍內(nèi)異常緊張，也引發(fā)了核能、可再生能源和傳統(tǒng)能源之間比例平衡的思考。核電技術(shù)在全球范圍內(nèi)引發(fā)擔憂，歐美國家更加大了對太陽能產(chǎn)業(yè)的扶持力度，尤其促進太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展。而且，日本大地震后隨著形勢的發(fā)展，一種移動式太陽能發(fā)電裝置備受寵愛，日本許多地方政府將該裝置用于受災安置點使用。由此可見，日本技術(shù)開發(fā) 支持政策有效地推動了該國太陽能產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)開發(fā)，也只有技術(shù)水平不斷提高，生產(chǎn)出適用的太陽能產(chǎn)品，太陽能產(chǎn)業(yè)才能不斷地開拓前進。 可以預見的是，太陽能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展會不斷地改進和提升，而且市場也會有所拓展。如何通過政策的配套出臺，使得該產(chǎn)業(yè)更加地健康成長，加快替代傳統(tǒng)能源的步伐，加強太陽能產(chǎn)品的市場化應用，已經(jīng)成為下階段急需解決的問題。太陽能產(chǎn)業(yè)在不同領(lǐng)域的具體配套政策，還有待于進行優(yōu)化分析。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 進一步完善中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的思考 產(chǎn)業(yè)政策具有導向性，因此，政府政策的出臺對太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有明顯的激 勵作用。通常要通過運用經(jīng)濟、政治、法律等手段，對太陽能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)技術(shù)研發(fā)，以及市場開拓制定出相應的強制性或指令性政策。政府通過一系列配套政策的出臺，可以有力地推動太陽能這個新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而使其不至于被已具強勢壟斷地位的傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)所挫敗。從國外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策可以看出 :太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能離開政策支持。因此，應對太陽能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，政府應作好政策支持。一直到搭好太陽能產(chǎn)業(yè)鏈，并且其能獨立以市場化方式運作時，政府才能放手。 中國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應結(jié)合中國的實際情況，制定出符合國情的相關(guān)政策策略 :其一， 太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)市場化并不代表規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化已經(jīng)實現(xiàn)，因此，做大、做強中國太陽能產(chǎn)業(yè)需要發(fā)展的新思路，使太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)現(xiàn)代化。不斷探索適合中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式，有效引導太陽能相關(guān)企業(yè)進入市場，提高公眾認知度，進而提升中國太陽能產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。其二，中國應致力于改變光伏產(chǎn)業(yè)兩頭在外的格局，制訂有效的太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，提高中國太陽能產(chǎn)業(yè)在能源領(lǐng)域的競爭力。對中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的策略建議體現(xiàn)在如下幾個方面 : 完善太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展法律法規(guī)體系 “法律的職責最主要的是對規(guī)律的本性作出常規(guī)的解 釋。”當前，要盡快制訂出能源相關(guān)法律。 首先，應制定能源基本法，能源基本法可以統(tǒng)疇規(guī)劃國家能源安全、能源效率與能源技術(shù)開發(fā)。有利于解決各部門認識不統(tǒng)一，相互推動的現(xiàn)狀，保持中國能源的可持續(xù)發(fā)展。當今世界光伏發(fā)電的趨勢是并網(wǎng)光伏發(fā)電，對此，應制定《上網(wǎng)電價法》，鼓勵太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電。還應加快制定有關(guān)光污染的立法，出臺太陽能與建筑一體化的統(tǒng)一標準?！凹词钩霈F(xiàn)市場失靈，政府也應該是在法律法規(guī)框架下，采取成熟政策工具進行干預?！? 其次，要建立太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的階段性戰(zhàn)略規(guī)劃，應分為初期階段、中期階段和遠期階段。在初 期階段應講求高效、合理，而不應急于求成，不能搞大而全。因此，可以通過建立“太陽能示范區(qū)”，獲取有價值的經(jīng)濟數(shù)據(jù)，以資借鑒。中期階段為太陽能的大力普及和推廣階段，致力于太陽能相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與探索。遠期階段是指太陽能的大規(guī)模應用階段，并且其應用方式已成為人們的自覺行為河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 模式。同時，應確立以市場為主導的發(fā)展戰(zhàn)略。以市場為主導，重點發(fā)展具有市場潛力的產(chǎn)品、技術(shù)。以市場需求的規(guī)模作為規(guī)劃目標的指標。 最后，建議在中國己有的《可再生能源法》基礎(chǔ)上，繼續(xù)出臺促進太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項立法，給予優(yōu)惠政策，地方政府可以結(jié)合本地 區(qū)實際情況制定相應法規(guī)。 完善技術(shù)支持政策體系 通過激勵政策和運行機制促進太陽能產(chǎn)業(yè)技術(shù)市場的形成，對中國太陽能產(chǎn)業(yè)的加快開發(fā)具有重要意義。 推動產(chǎn)學研有效結(jié)合 首先，各高等院校、科研院所應與企業(yè)聯(lián)合行動，合作創(chuàng)辦研究中心，共同對有市場前景的太陽能利用技術(shù)進行研發(fā)。重點在企業(yè)建立研發(fā)中心，并與各高等院校聯(lián)合開發(fā)新項目，突破技術(shù)難題。而且，各高等院校、科研院所之間建立太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺，共同關(guān)心政策的變化和開發(fā)太陽能相關(guān)新技術(shù)。構(gòu)建交流平臺，可以通過座談，項目合作，以及調(diào)研等方式，共同 推動太陽能技術(shù)水平的提高。另外，搭建全國各省之間的太陽能開發(fā)利用平臺，互通有無，共同致力于太陽能領(lǐng)軍技術(shù)的開發(fā)與研究，使得整個產(chǎn)業(yè)擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)與核心技術(shù)。各個省市之間，應該多開經(jīng)驗交流會，要向經(jīng)驗豐富的省市學習。也可以舉行電視、電話會議，及時溝通先進經(jīng)驗?！耙赃@樣的速度和范圍不斷發(fā)展，取決于將計劃在區(qū)與區(qū)之間、省與省之間貫徹落實的市場改革的成功”。 其次，建立政府、企業(yè)、公眾三者之間的聯(lián)動體系，在共同利益的驅(qū)使下共同建立太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好前景。政府對公眾要體現(xiàn)其領(lǐng)導能力，尤其是變革現(xiàn)行傳統(tǒng)政策的變革 力。而公眾對太陽能相關(guān)產(chǎn)品的宣傳會促使政府的變革力不斷創(chuàng)新。企業(yè)對政府政策變革力的履行，體現(xiàn)在其創(chuàng)造能力，具體表現(xiàn)是不斷地進行技術(shù)創(chuàng)新，從而有效提升競爭力。而政府的政策創(chuàng)新為企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新提供了政策平臺。同時，企業(yè)的太陽能相關(guān)創(chuàng)新技術(shù)要通過其溝通能力，得到公眾的理解，從而內(nèi)化為公眾的購買力，進而把公眾的理解轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的購買力，又會促進企業(yè)擁有更多的資金從事太陽能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。 最后，當前應大力加強能源方面國際合作，與發(fā)達國家建立交流體系。因為，“全球化無論從思路還是過程來看，都是復雜的?！蓖瑫r，“全球 化，作為一個概念，不僅涉及時空壓縮，而月 .強調(diào)在意識里把世界看作一個整體，也就是說，日益增加的豐富的全球聯(lián)系和我們對其的理解?！币虼?，展開國際交流與合作，河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 吸收和消化國外先進技術(shù)，并將之實行國產(chǎn)化，已勢在必行。換句話說，就是要集思廣益，尋求技術(shù)創(chuàng)新改進方法，從而有利于實現(xiàn)人類在同一個地球上更好生存與發(fā)展。 大力完善人才培養(yǎng)機制 人才一是使太陽能產(chǎn)業(yè)騰飛的基本要素，離開了人才的培養(yǎng)，就是空談太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，加大人才培養(yǎng)力度，以及建立高