【正文】 Si太陽能電池成本低,但存在明顯的晶粒界面和晶格錯(cuò)位等缺陷而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較低。 硅太陽能光伏電池介紹目前，硅太陽能電池占太陽能電池的絕大部分(94％)[3]，根據(jù)硅片厚度的不同，可分為晶體硅太陽能電池和薄膜硅太陽能電池兩大類. 晶體硅太陽能電池 晶體硅太陽能電池有單晶硅(cSi)和多晶硅(pSi)太陽能電池兩類，最早出現(xiàn)的是利用切片技術(shù)()制備的cSi太陽能電池，而后帶狀硅技術(shù)的出現(xiàn)，避免了切片的操作，隨著絲網(wǎng)印刷和機(jī)械刻槽技術(shù)的出現(xiàn),cSi太陽能電池的性能得到了進(jìn)一步提高。為此，科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數(shù)非常小的保護(hù)膜，將反射損失減小到5％甚至更小。但如果在上層全部涂上金屬，陽光就不能通過，電流就不能產(chǎn)生，因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋p－n結(jié) （：梳狀電極），以增加入射光的面積。只要太陽光照射持續(xù)不斷，負(fù)載上就一直有電流通過。5晶體硅太陽能電池工作原理最后造成在太陽能電池受光面（上表面）有大量負(fù)電荷（電子）積累，而電池背光面（下表面）有大量正電荷（空穴）積累。在PN結(jié)的內(nèi)建電場作用下，N區(qū)的空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，而P區(qū)的電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于晶體硅太陽能電池來說。達(dá)到平衡后，就形成了這樣一個(gè)特殊的薄層形成電勢(shì)差，這就是PN結(jié)。這是由于P型半導(dǎo)體多空穴，N型半導(dǎo)體多自由電子，出現(xiàn)了濃度差。： N型半導(dǎo)體中含有較多的空穴，而P型半導(dǎo)體中含有較多的電子，這樣，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，就會(huì)在接觸面形成電勢(shì)差，這就是PN結(jié)。 同樣，摻入磷原子以后，因?yàn)榱自佑形鍌€(gè)電子，所以就會(huì)有一個(gè)電子變得非?；钴S，形成N（negative）型半導(dǎo)體。當(dāng)硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)(如硼、磷等)，摻入硼時(shí)，硅晶體中就會(huì)存在著一個(gè)空穴，：圖 ，正電荷表示硅原子，負(fù)電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個(gè)電子。圖 2。太陽能光伏電池之所以能將光能轉(zhuǎn)換成電能的主要因素有兩個(gè)：一是光導(dǎo)效應(yīng)，二是內(nèi)部電場，因此在選取太陽能光伏電池的材料時(shí)，必須要考慮到材料的光導(dǎo)效應(yīng)一級(jí)如何產(chǎn)生內(nèi)部電場。[2]第二章 硅材料太陽能光伏電池 硅材料半導(dǎo)體光伏效應(yīng)太陽能光伏電池組要功能是將光能轉(zhuǎn)換為電能，這個(gè)現(xiàn)象稱之為光伏效應(yīng)。地面用太陽能電池又可分為電源用太陽能電池和消費(fèi)品用太陽能電池兩種。按照太陽能電池的結(jié)構(gòu)來分類，其物理意義比較明確，因而我國國家標(biāo)準(zhǔn)將其作為太陽能電池型號(hào)命名方法的依據(jù)。非晶硅薄膜太陽能電池是指用非晶硅材料及其合金制造的太陽能電池，也稱為無定形硅薄膜太陽能電池，簡稱aSi太陽能電池。通常把薄膜無機(jī)片而能獨(dú)立成形的厚度作為薄膜厚度的大致標(biāo)準(zhǔn)，通常規(guī)定其厚度為1～，化學(xué)氣相沉積、濺射、真空蒸度等方法制的。有機(jī)半導(dǎo)體可分為三類：①分子晶體，如萘、蒽、苾（嵌二萘）、酚菁銅等；②電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，如芳烴鹵素絡(luò)合物、芳烴金屬鹵化物等；③高聚物。②非晶態(tài)無機(jī)化合物，如玻璃半導(dǎo)體；③有機(jī)化合物，如有機(jī)半導(dǎo)體；④氧化物半導(dǎo)體，如MnO、Cr2OFeO、Fe2OCu2O等。碲化鎘太陽能電池、硒銦銅太陽能電池，磷化銦太陽能電池等。多晶硅太陽能電池又有片狀多晶硅太陽能電池，鑄錠多晶硅太陽能電池，筒狀多晶硅太陽能電池，球狀多晶硅太陽能電池等。 按材料的不同可分為如下各類1， 硅太陽能電池系指以硅為集體材料的太陽能電池，有單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能。4， 多結(jié)太陽能電池由多個(gè)PN結(jié)形成的太陽能電池，又稱為復(fù)合結(jié)太陽能電池，有垂直多結(jié)太陽能電池，水平多結(jié)太陽能電池等。其原理是基于金屬半導(dǎo)體接觸時(shí)，在一定的條件下可產(chǎn)生整流接觸的肖特基效應(yīng)。如果兩種異質(zhì)結(jié)晶格結(jié)構(gòu)相似，界面的晶格匹配較好，則稱為異質(zhì)面太陽能電池，如砷化鋁鉀砷化鎵異質(zhì)面太陽能電池。用同質(zhì)結(jié)構(gòu)成的太陽能電池稱為同質(zhì)結(jié)太陽能電池，如硅太陽能電池，砷化鎵太陽能電池等2， 異質(zhì)結(jié)太陽能電池由兩種禁帶寬度不同的半導(dǎo)體材料形成的結(jié)稱為異質(zhì)結(jié)?？捎酶鞣N方法對(duì)太陽能電池進(jìn)行分類，如按照結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行分類，按照材料的不同分類，按照用途的不同分類，按照工作方式的不同分類，下面對(duì)按照結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行的分類加以介紹。而太陽能電池總產(chǎn)能初步估計(jì)已經(jīng)達(dá)到1600MW。2005 年我國太陽能電池片的總產(chǎn)量達(dá)112MW 左右，比 2004 年 54MW，增長 107%。近幾年來，隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)也迅速成長，尤其在無錫尚德太陽能電力有限公司擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)入世界前八位之后，太陽能電池產(chǎn)業(yè)無論從產(chǎn)量和技術(shù)研發(fā)上都有了長足的進(jìn)展，新增了數(shù)條規(guī)模在 25MW 以上的太陽能電池片生產(chǎn)線，形成了一定的規(guī)模的生產(chǎn)能力，我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平都已有很大提高。下圖給出了 1995～2006 年世界太陽電池生產(chǎn)量的增長情況：1995年之2006年世界太陽能電池產(chǎn)量 我國光伏發(fā)電的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 我國從 1958 年開始研制太陽能電池，1959 年第一塊有實(shí)用價(jià)值的太陽能電池誕生，1971 年 3 月首次應(yīng)用太陽能電池為科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的電源，開始了太陽能電池的空間應(yīng)用，1973 年首次在燈浮標(biāo)上進(jìn)行應(yīng)用太陽能供電的實(shí)驗(yàn)，開始了太陽能電池的地面應(yīng)用。單晶硅太陽能電池使用年限較長，轉(zhuǎn)換效率較高，一般在 15％～16％之間，但相對(duì)較貴；而多晶硅太陽能電池制造流程較為簡單，相對(duì)也比較便宜，但轉(zhuǎn)換效率較低，約 14％～15％，兩者為目前全球太陽能光電應(yīng)用比例最高者，合計(jì)市場占有率已經(jīng)達(dá)到90％。日本從1994年開始制定住宅用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2010年實(shí)施的總發(fā)電量目標(biāo)為5109W。2003年，日本又頒布了RPS法，其內(nèi)容包含設(shè)立清潔能源電力發(fā)展基金和市民安裝小型太陽能發(fā)電的資金補(bǔ)助（一般補(bǔ)助資金科大全部設(shè)備購置費(fèi)的50%）。例如，德國在1991年發(fā)布了鼓勵(lì)“再生能源發(fā)展法”，從法律上規(guī)定，電力公司有義務(wù)以一定合理價(jià)格，收購太陽能發(fā)電的多余電力。下面簡述各國“新能源政策”對(duì)太陽能發(fā)電的促進(jìn)作用。在應(yīng)用發(fā)面，硅太陽能電池最早用于人造衛(wèi)星（美國先驅(qū)者1號(hào)）的電源，繼后用于孤島的燈塔，遠(yuǎn)離城市的山頂無線電中續(xù)站等特殊場合。其后，對(duì)硒，氧化銅等半導(dǎo)體的研究，同樣發(fā)現(xiàn)此種光伏效應(yīng)，也制成類似的太陽能電池。 太陽能發(fā)電發(fā)展史 ，太陽能發(fā)電的歷史可以追溯到1800年，伯克萊氏發(fā)現(xiàn)對(duì)某種半導(dǎo)體材料光照后，會(huì)引起其伏安特性改變。太陽能還能廣泛地用做日常生活的供暖和供冷，而太陽能定日鏡的廣泛利用，還能提供各類工業(yè)和家庭生活中所需要的處于高溫狀態(tài)下的熱能。所以，僅內(nèi)蒙古自治區(qū)的沙漠地區(qū)的太陽能就能為中國在 2050 年以及今后的發(fā)展提供所需要的足夠的電力。我國現(xiàn)有沙漠約 52 萬平方公里，大部分集中在內(nèi)蒙古地區(qū)和新疆地區(qū)?？梢灶A(yù)見，隨著技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大，光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)逐步提高，太陽能電池光伏發(fā)電成本會(huì)逐步降低，并且價(jià)格也會(huì)隨之下降。煤是全程污染的能源，所以，如果太陽能光發(fā)電的成本能夠下降到10 美分／千瓦時(shí)，就將有巨大的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在國際市場上已出現(xiàn)有這種聚光電池，其光電轉(zhuǎn)化率高達(dá)30%。在現(xiàn)有太陽能光電池的發(fā)電模式中，多數(shù)采用方位固定的大面積的平板式光電轉(zhuǎn)化模式。這些年來人們對(duì)太陽能光電池所做的努力，已經(jīng)使多晶硅光電池轉(zhuǎn)化率達(dá)到15%，單凈硅光電轉(zhuǎn)化率到20%，砷化鎵光電池是25%，在實(shí)驗(yàn)室中特制的砷化鎵光電池甚而已高達(dá) 35~36%。 太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大太陽能利用中最重要的是光伏產(chǎn)業(yè)。我國在新的《可再生能源中長期規(guī)劃》提出，到 2010 年，我國太陽能光伏發(fā)電總?cè)萘繉⑦_(dá)到 40 萬千瓦，2020 年達(dá)到 220 萬千瓦。歐洲的德國、丹麥、意大利、英國、西班牙也開始制定本國的可再生能源法案，通過給予大量補(bǔ)貼和政策優(yōu)惠，加速驅(qū)動(dòng)光伏工業(yè)的發(fā)展。歐盟的可再生能源白皮書及相伴隨的“起飛運(yùn)動(dòng)”是驅(qū)動(dòng)歐洲的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。日本政府對(duì)“新陽光計(jì)劃”的支持力度很大。美國能源部曾宣布：計(jì)劃到 2010 年累計(jì)安裝的太陽能發(fā)電裝置所能達(dá)到的容量將超過4600MW，這勢(shì)必會(huì)大大刺激美國太陽能電池行業(yè)的發(fā)展。有太陽時(shí)，太陽能屋頂供電；無太陽時(shí)，電網(wǎng)向家庭供電。1992 年，美國政府頒布了新的光伏發(fā)電計(jì)劃，制定了宏偉的發(fā)展目標(biāo)。光伏發(fā)電的前景已經(jīng)被越來越多的國家和金融界所認(rèn)識(shí)，許多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)紛紛制定發(fā)展計(jì)劃。自 1990 年開始，隨著各國對(duì)可再生能源的重視和太陽電池轉(zhuǎn)換效率不斷提高而使成本不斷降低，太陽電池產(chǎn)量快速增長。 太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速能源日益緊缺和環(huán)保的壓力促使各國都掀起了開發(fā)、利用太陽能和可再生能源的熱潮，開發(fā)和利用太陽能已成為了各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，近三十年來，太陽能利用技術(shù)在研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、市場開拓方面都取得了長足的進(jìn)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。我國目前的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)主要在兩方面發(fā)揮作用：一是國家示范項(xiàng)目、民心工程和國際合作項(xiàng)目，如“西藏?zé)o電縣建設(shè)”、“送電到鄉(xiāng)”、“光明工程”等項(xiàng)目的建設(shè)；另外，就是無電地區(qū)通信、衛(wèi)星信號(hào)的傳輸和接收，以及輸油、輸氣管道的陰極保護(hù)等系統(tǒng)所用的電源；還有極少部分用作帶有“科技示范效應(yīng)”的路燈、廣告牌、草坪燈等電源。在美、日、德三國大規(guī)模的太陽能屋頂計(jì)劃的推動(dòng)下，以太陽能光伏集成建筑為核心的光伏并網(wǎng)發(fā)電市場已經(jīng)超過離網(wǎng)應(yīng)用，成為世界光伏工業(yè)的最主要發(fā)動(dòng)機(jī)。2006 年全球總產(chǎn)量達(dá)到 2500MW, %，累計(jì)裝機(jī)發(fā)電容量已超過 7GW。太陽能利用主要涉及兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能屬于太陽能熱利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電稱為太陽能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域；通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約為 1026W）的 22 億分之一，但已高達(dá)173,000TW，也就是說