【正文】 在此之際我還要借這個(gè)機(jī)會(huì)向在這四年中給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的各位老師表示由衷的謝意。太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中達(dá)到 10%以上；2040 年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占 50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的 20%以上；到本世紀(jì)末可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占到 80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電占到 60%以上，顯示出最重要的戰(zhàn)略地位。據(jù)權(quán)威專家估計(jì)，如果實(shí)施強(qiáng)化可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略，到本世紀(jì)中葉，可再生能源將占世界電力市場(chǎng)的 3/5，燃料市場(chǎng)的 2/5。要加大大型商場(chǎng)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、賓館等公共建筑節(jié)能技術(shù)推廣普及力度，特別是技術(shù)成熟、方案多樣的太陽(yáng)能熱水工程，要在政策、資金等方面實(shí)行傾斜，加快普及步伐。 農(nóng)村推廣在農(nóng)村推廣太陽(yáng)能既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，投入產(chǎn)出比又高，既可解決農(nóng)村生活生產(chǎn)能源問題，又能減輕農(nóng)村日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。為迎接這次大會(huì)的召開，在各級(jí)黨委、政府的大力支持下，皇明集團(tuán)投入了大量的人力、物力，建造中國(guó)太陽(yáng)谷，并且規(guī)模不斷擴(kuò)大、標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，決心把其打造成全球最為壯觀的太陽(yáng)谷?！傲衽d規(guī)劃”中指出： 三大目標(biāo)大幅度的提高以太陽(yáng)能光熱為重點(diǎn)的可再生能源三個(gè)階段的發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)：（1）到 2020 年可再生能源替代常規(guī)能源 25％，其中太陽(yáng)能替代常規(guī)能源達(dá)到 12％。④提高產(chǎn)品質(zhì)量太陽(yáng)能干燥是在相對(duì)密閉的裝置內(nèi)進(jìn)行，可以使物料避免風(fēng)沙、灰塵、蒼蠅、蟲蟻等的污染，也不會(huì)天氣反復(fù)變化而變質(zhì)。圖 4．5　太陽(yáng)能干燥的原理（2）太陽(yáng)能干燥的優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能干燥與常規(guī)干燥相比較，以及太陽(yáng)能干燥與露天自然干燥相比較，都具有許多優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)，太陽(yáng)能干燥首先是在一些生產(chǎn)單們搞起來(lái)的，分別由幾十個(gè)單們建成了近 60 座試驗(yàn)性的和生產(chǎn)性的太陽(yáng)能干測(cè)距燥裝置，總采光面積達(dá) 5000 多 m2，太陽(yáng)能干燥利用呈現(xiàn)出十妥火熱的發(fā)展趨勢(shì)。太陽(yáng)能與建筑一體化是未來(lái)住宅的發(fā)展方向，太陽(yáng)能能源建筑系統(tǒng)是綠色能源和新型建筑理念兩大革命的交匯點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)此都予以了充分重視。德國(guó)“十萬(wàn)太陽(yáng)屋頂計(jì)劃”?。旱聡?guó) 1997 年開始實(shí)施“十萬(wàn)太陽(yáng)屋頂計(jì)劃”　，至 2022 年，德國(guó)實(shí)施“購(gòu)電法”完成了十萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能屋頂?shù)陌惭b計(jì)劃。建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要占用土地，省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，省支輸電費(fèi)用，光伏陣列可以代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費(fèi)用。1－水箱；2－支架；3－集熱器圖 4．1　平板式太陽(yáng)能熱水器南昌航空畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)271－水箱；2－支架；3－管子；4－底托；5－反射板圖 4．2　全玻璃真空熱水器1－水箱；2－支架；3－熱管真空管圖 4．3　熱管真空管熱水器據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)年生產(chǎn)量由 340 萬(wàn)平方米增長(zhǎng)到1400 萬(wàn)平方米，總保有量由 1500 萬(wàn) m2增長(zhǎng)到 6000 萬(wàn) m2，以年均 25%－30%的高速成長(zhǎng)，已成為全球可再生能源領(lǐng)域發(fā)展最快、規(guī)模最大、市場(chǎng)化程度最高的行業(yè)。在世界范圍內(nèi)，太陽(yáng)能熱水器技術(shù)已很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場(chǎng)和燃?xì)鉄崴魇袌?chǎng)。 (5)連接裝置 為了把太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)連接在各種負(fù)載或者公共交流電網(wǎng)上，就需要通過適當(dāng)?shù)倪B接裝置連接逆變器的輸出端。目前，國(guó)內(nèi) 1kW 以下的逆變器已經(jīng)比較成熟；幾十千瓦的正在研制開發(fā)中。它是將太陽(yáng)電池方陣或蓄電池組供給的直流電能逆變成 220V 或 380V 的交流電能以供給負(fù)載的。 (3)調(diào)控裝置 在不同的太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)與控制裝置亦各不相同。方陣的功能是將捕獲到的太陽(yáng)輻射的光能直接轉(zhuǎn)換成直流電能輸出。其各自構(gòu)成與特點(diǎn)如圖 3．9 和表 3．1 所示。由于規(guī)模大而成本低，容易維修、系統(tǒng)可靠性高，并且還可與公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)等。太陽(yáng)電池方陣的峰值功率約在數(shù) 10kWp 以下，主要用作獨(dú)立電源、家庭用電等，它們足分散的發(fā)電方式．利用現(xiàn)有的建筑物或空地；發(fā)電場(chǎng)所離負(fù)載很近、不需要直流輸電線。3．4．1　系統(tǒng)分類 (1〕按采光方式分類 它是指太陽(yáng)電池方陣(或電池板組）獲取陽(yáng)光的方式。(3)底盒式組件 見圖 3．7。目前實(shí)際應(yīng)用的最大尺寸的單體太陽(yáng)電池的直徑已超過 15cm。為此必須將電池與大氣隔絕。硅單晶電池片的破壞應(yīng)力經(jīng)測(cè)量約為 12102kg／cm 2。這樣的單元結(jié)構(gòu)稱作太陽(yáng)電池組件。在生產(chǎn)中主要測(cè)試電池電性能的指標(biāo)是：電池的伏－安特性曲線，從它可以得知電池的短路電流、開路電壓、最大輸出功率、串聯(lián)電阻及轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)。腐蝕后用水洗凈，再移去掩蔽，即告完成。在制造電池的工藝流程中，通常都在制得電極后腐蝕周邊。上電極通常制成窄細(xì)的柵線狀以克服擴(kuò)散層的電阻，并由一條較寬的母線來(lái)收集電流，下電極則布滿電池背面的全部或者絕大部分，以減小電池的串聯(lián)電阻。為了使硅太陽(yáng)電池產(chǎn)生的電能可以輸出，必須在電池上制作正、負(fù)兩個(gè)電極，以便其產(chǎn)生的電能可匯集流出。圖 3．4　絨面硅表面 除去背結(jié)在摻雜制結(jié)過程中，往往在電池側(cè)面及背面也形成了 pn 結(jié)。制結(jié)前硅表面的性質(zhì)和狀態(tài)對(duì)結(jié)特性影響很大，從而影響成品太陽(yáng)電池的性能，故應(yīng)十分重視。硅片的表面準(zhǔn)備主要包括： (1)硅片的化學(xué)清洗 以除去沾污在硅片上的各種雜質(zhì)； (2)表面腐蝕 除去硅表面的切割損傷，獲得適合制結(jié)要求的硅表面； (3)絨面制備 絨面狀的硅表面是利用硅的各向異性腐蝕。地面用太陽(yáng)電池，最主要是價(jià)格低，因此，生產(chǎn)過程要盡可能簡(jiǎn)單化，材料損失少，因此，地面用太陽(yáng)電池多做成圓形。圖 3．3 是這兩類太陽(yáng)電池的構(gòu)造。為了使薄片厚度盡量變薄，并減少切割時(shí)的材料損失提高材料利用率；國(guó)際先進(jìn)水平采用多線切割。 精度較高的為內(nèi)圓切割。區(qū)熔法特點(diǎn)是能提高純度，減少含氧量及晶體缺陷。 (1)直拉法　將多晶硅在石英坩堝中加熱熔化，用一小塊稱作籽晶的單晶體(結(jié)晶源)硅與熔融硅接觸．然后一面旋轉(zhuǎn)一面從熔體中拉出，使液體硅沿籽晶這個(gè)結(jié)晶中心和結(jié)晶方向生長(zhǎng)出完整的單晶體。為了防止摻雜劑在摻過程中大量升華損失，往往事先將摻雜劑做成含量穩(wěn)定的母合金再行熔化。這就是生產(chǎn)半導(dǎo)體級(jí)硅比生產(chǎn)冶金級(jí)硅所需耗能量增加很多的主要原因。其過程：用 HCl 把細(xì)碎的冶金級(jí)硅顆粒變成流體，用銅催化劑加速反應(yīng)進(jìn)行：釋放出的氣體通過冷凝器，所得到的液體經(jīng)過多級(jí)分溜得到半導(dǎo)體級(jí)SiHCl3(三氯氫硅)，這是硅酮工業(yè)的原材料。 (2)半導(dǎo)體級(jí)硅 用于太陽(yáng)電池或其他半導(dǎo)體器件的硅，其純度級(jí)比冶金級(jí)更高。提煉硅的原始材料是SiO2，也是砂子的主要成分。在當(dāng)前太陽(yáng)電池的實(shí)際應(yīng)用中，單晶硅電池是最成熟、工業(yè)化程度最高、應(yīng)用面最廣和產(chǎn)量最大的太陽(yáng)電池。因此，相應(yīng)的太陽(yáng)電池主要有：硅（Si） ，GaAs，Cds／Cu2S，Cds／CdTe，CdS／InP，CdTe/Cu2Te，無(wú)機(jī)、有機(jī)等太陽(yáng)電池。由于光電系統(tǒng)不必將能轉(zhuǎn)變成熱能再轉(zhuǎn)變成動(dòng)能因而不受卡諾循環(huán)限制，并且，這種只靠陽(yáng)光照射直接產(chǎn)生電能的裝置還可利用太陽(yáng)漫射輻射，本身重量經(jīng)，無(wú)活動(dòng)元件，使用安全，天熱無(wú)氣無(wú)放射性，單位質(zhì)量有相當(dāng)大的功率輸出，適宜大型或小型發(fā)電，轉(zhuǎn)換效率與電池大小無(wú)關(guān)等等，所以，盡管目前價(jià)格還比較貴，但隨著生產(chǎn)技術(shù)和效率的改進(jìn)，元件的成本將不斷下降，已有越來(lái)越多的專家們正在努力嘗試將太陽(yáng)電池應(yīng)用于太陽(yáng)光發(fā)電。南昌航空畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)13第三章　太陽(yáng)能電池材料與工藝太陽(yáng)電池是 1954 年由 D．M．查平，C．S．富勒和 G．L．皮爾遜發(fā)明的。全部電離時(shí)，空穴濃度 p≈N A，N A為受主濃度。在半導(dǎo)體中，從半導(dǎo)體接受電子的雜質(zhì)稱為受主。南昌航空畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)12第二類摻雜半導(dǎo)體是在硅或鍺的純凈晶體中，摻人少量的三價(jià)元素如硼或銦的雜質(zhì)原子。例如在硅中加入 V 族元素(如磷)以后，見圖 2．7a，在硅的晶格中的一個(gè)磷原子的四個(gè)電子與周圍四個(gè)硅原子的電子形成共價(jià)鍵，還剩一個(gè)價(jià)電子不能被安排在硅晶格正規(guī)價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中，因此游離而使磷原子電離。溫度不必很高，施主能級(jí)中的電子就可被激發(fā)而躍遷到導(dǎo)帶中去。雜質(zhì)價(jià)電子在局部能級(jí)中，并不參與導(dǎo)電。理論計(jì)算證明這種多余的價(jià)電子的能級(jí)將在禁帶中，而靠近導(dǎo)帶的邊緣。所摻入的原子，對(duì)半導(dǎo)體基體而言，叫做雜質(zhì)。非常純的硅是本征硅。對(duì)于純凈的半導(dǎo)體，在電子導(dǎo)電的同時(shí)，必然也有空穴導(dǎo)電。需要說(shuō)明，不但在導(dǎo)帶中構(gòu)成了導(dǎo)電的條件，同時(shí)在滿帶中也構(gòu)成了導(dǎo)電條件。滿帶中填滿電子，而導(dǎo)帶中沒有電子。這種過程稱為軌道的雜化。在兩個(gè)相鄰的能帶之間(如滿帶與導(dǎo)帶之間)，可能有一個(gè)不被允許的的量間隔(此間不存在能級(jí))，這個(gè)間隔稱為禁帶。如果價(jià)帶中所有的能級(jí)都按泡利不相容原理填滿了電子，則成為滿帶。原因是作用于電子的粒子數(shù)很多，且又分布在它的四周空間?？梢姡軒悄芗?jí)分裂的結(jié)果。由于內(nèi)外殼層交疊程度差異較大．所以，只有最外層電子的共有化運(yùn)動(dòng)才顯由于電子共有化運(yùn)動(dòng)，當(dāng) N 個(gè)原子相接近形成晶體時(shí)，原來(lái)單個(gè)原子中每個(gè)能級(jí)分裂成 N 個(gè)與原來(lái)能級(jí)很接近的新能級(jí)。所以共有化運(yùn)動(dòng)是指不同原子中的相似軌道上的電子的轉(zhuǎn)移?？梢杂梢粋€(gè)原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子上去。但事實(shí)上當(dāng)原子結(jié)合為晶體時(shí)、每一原子中的價(jià)電子除受本身原子核及內(nèi)層電子的作用外，還受到其它原子的作用。為簡(jiǎn)單起見，在圖 2．2 中價(jià)級(jí)只畫一條橫線來(lái)表示。 未填滿電子的最外殼層中的電子數(shù)決定這一元素的化學(xué)性質(zhì)；這些電子稱為價(jià)電子。如圖 2．1 所示，最內(nèi)的電子殼層(n＝l＝0)有 2 個(gè)電子；第二個(gè)電子殼層有兩個(gè)分層(n＝2；l＝0，1)，分別有 2 個(gè)和 6 個(gè)電子；依次類推。從量子力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，原子中電子本無(wú)確定的軌道；之所以使用軌道一詞，實(shí)際上是指電子出現(xiàn)幾率較大之處。所以能態(tài)、狀態(tài)和能級(jí)的含義相同。原子的中心是一個(gè)帶正電荷的核，核外存在著一系列不連續(xù)的、由電子運(yùn)動(dòng)軌道構(gòu)成的殼層．電子只能在殼層里繞核轉(zhuǎn)動(dòng)。人們把太陽(yáng)輻射光直接轉(zhuǎn)換為電能的器件稱為太陽(yáng)電池。但是從產(chǎn)生能量觀點(diǎn)來(lái)看，光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，有效的只是固體，特別是半導(dǎo)體。其中又以太陽(yáng)能電池/組件最為重要，圖 1．圖 1．2 是太陽(yáng)能電池的外形和結(jié)構(gòu)示意圖。總的來(lái)說(shuō)，利用太陽(yáng)能有其巨大的優(yōu)點(diǎn)，但也有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因此在考慮太陽(yáng)能利用時(shí)、不僅廢從技長(zhǎng)方面考慮，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)、居民福利特別是國(guó)家建設(shè)的整體方針來(lái)全面考慮研究。（3）太陽(yáng)能的間歇性太陽(yáng)能高度角一日及一年內(nèi)在不斷變化，且與地面的緯度有關(guān)，即使沒有氣象的變化，太陽(yáng)輻射的變化也相當(dāng)大。太陽(yáng)輻射能與常規(guī)能源及核能相比有下列幾個(gè)特點(diǎn)：（1）太陽(yáng)能的廣泛性太陽(yáng)輻射到處皆是，就地可用，無(wú)需運(yùn)輸或輸送。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家太陽(yáng)能利用的普及率達(dá) 20％左右，而中國(guó)及絕大多效發(fā)展中國(guó)家的普及