【正文】 核轉(zhuǎn)動。它完全依靠內(nèi)部的固體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)光轉(zhuǎn)換為電的，沒有任河活動部件。人們把太陽輻射光直接轉(zhuǎn)換為電能的器件稱為太陽電池。2．1　半導(dǎo)體原理理論上講，無論是固體、液體還是氣體都有一定的將光轉(zhuǎn)換為電的能力，但轉(zhuǎn)換能力的差別極其大，可能差幾個、幾十個或幾百個數(shù)量級。但是從產(chǎn)生能量觀點來看，光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，有效的只是固體，特別是半導(dǎo)體。一般來說，這種效應(yīng)是指吸收光能，產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。隨著太陽能電池新材料領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和太陽能電池更先進的生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展，一方面晶體硅太陽能電池的效率將更高、成本將更低，另一方面性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高、成本低的薄膜太陽能電池等將被研制開發(fā)成功并投入商品化生產(chǎn)。圖1．1　太陽能電池圖1．2　太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖1．5　太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域太陽能電池最早應(yīng)用于空間，至今宇宙飛船和人造衛(wèi)星等空間飛行器的電力，仍然主要依靠太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)來供給。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池/組件、蓄電池、控制器和逆變器。1．4　太陽能電池太陽能電池是一種利用光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，也稱光伏器件。（6）太陽能的永久性太陽輻射已經(jīng)進行了幾十億年，據(jù)估計太陽的壽命大約仍有5109年，因此相對而言可以認為它是—個永久性能源。當利用太陽能發(fā)電時，一般配備相當容量的儲能設(shè)備，如蓄電池組等，這不僅增加設(shè)備及維持費用，而且也限制了功率的規(guī)模和降低了整個系統(tǒng)的效率。（4）太陽能的間歇性太陽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，太陽輻射的變化也相當大。因此要得到較多的能量，就必須要龐大的受光面積。利用太陽能可以大大減少環(huán)境污染，因此稱太陽能為清潔能源?？伤闶侨≈槐M、用之不竭的巨大的源，這對于山區(qū)、沙漠、海島等落后的偏僻邊遠地區(qū)更顯示出它的優(yōu)越性，用戶只要一次投資建造好太陽能系統(tǒng)之后，平時的維持費用遠比其它任何能源都小得多。1．3　太陽能的特點隨著社會的發(fā)展和人類文明進步，太陽能將會扮演愈來愈重要的角色；之所以如此，是因為它有許多獨到之處。窺一斑而可知全貌。1998年銷售量增長20％多。太陽能光伏發(fā)電：見表1．1表1．1 近年世界光伏組件銷售量 (MWP／a)時間19951996199719981999售量81．088．5122．0157．4200增幅－9．337．92927．1太陽能熱水器：據(jù)不完全統(tǒng)計，1992年中國太陽能熱水器銷售量超過50萬m2。2000年6月．在澳洲研制和建造的世界第一艘太陽能和風力發(fā)電的雙體船，星期日(25日)在悉尼港啟航。它可作為現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于商業(yè)、軍事、環(huán)保、科研，尤其是遠程通信太空衛(wèi)星的取代品。該公司在美國國家航空航天局的幫助下，已研制開發(fā)出“百夫長’’太陽能遙控飛艇，并在美國國家航空航天局德賴登飛行研究中心成功地進行了試飛。2000年，美國Vlonment航空公司宣稱：未來的通訊可能將不再依賴昂貴的衛(wèi)星，轉(zhuǎn)而依靠更廉價的太陽能遙控飛艇。②科技。1998年德國提出10萬屋頂計劃。1997年12月，印度政府宣布在2002年前推廣150萬套太陽能屋頂計劃。1997年6月，美國總統(tǒng)克林頓宣布到2010年實現(xiàn)“百萬太陽能屋頂計劃”。①政府。在這一階段中，人類遇到了三大壓力；能源消耗需求的增長、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。1996年在海拔4500米以上的世界屋脊西藏阿里地區(qū)，由我國研制的1000Wp太陽能光伏水泵系統(tǒng)投入運行，解決了人畜用水問題。1995年，世界太陽能電他產(chǎn)量達到84．2MW；美國達到34．8MW。組件價格：4－5$/Wp。世界太陽電池年產(chǎn)量達30MW。1988年，中國從加拿大引進銅鋁復(fù)合太陽條帶生產(chǎn)線。1986年，美國建成6．5MW太陽電池電站。1985~1991年，在美國加州沙漠建成9座槽式太陽能熱電站，總裝機容量353．8MW。1974年，日本開始執(zhí)行“陽光計劃”。1973年，美國成立了太陽能開發(fā)銀行，促進太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化?？陀^上使人們認識到現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須盡快向新能源結(jié)構(gòu)過渡。1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭，石油輸出國組織采取石油減產(chǎn)、提價等手段使石油進口國在經(jīng)濟上遭到重創(chuàng)。（3）成熟階段(1973一1996) 這一階段，太陽能光熱、光伏兩大主流利用技術(shù)都已成熟，太陽能產(chǎn)業(yè)初步建成、其產(chǎn)品實現(xiàn)商業(yè)化，市場已培育起來。1971年，中國一四—八所研制的硅太陽電池成功裝備了中國衛(wèi)星實踐2號。1960年，世界上第—套太陽能氨－水吸收式空調(diào)系統(tǒng)在美國建成，制冷能力為5冷噸。宇宙用太陽電池必需具有效率高和重量輕的特點。為了防止因宇宙射線的影響而降低電池的發(fā)電能力，人們開始了深入的研究。1957年，前蘇聯(lián)第—顆人造衛(wèi)星Spurmk，利用太陽電池作衛(wèi)星電源。1955年，俄國人V．B．Baum完成第一部太陽能吸收式冷凍機，一天可制冰約285kg。1954年，由美國貝爾研究所的Chapin和Pearson試制成功了效率為6％的實用型硅太陽電池，為太陽能光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1940年．太陽電池作為日照計使用。其產(chǎn)品的工業(yè)化、市場化有了一定的進展。1913年，在埃及開羅以南建成由5個拋物槽組成的太陽朗水泵、每個長62．5m，寬4m．總采光面積達1250m2，輸出功率75kW，第一次世界大戰(zhàn)后，因燃料便宜而末再使用。威爾西和約翰‘博伊爾在美國加利福尼亞的圣路易斯和尼翹爾斯造了4臺太陽能蒸汽機。雖然當天天空上有些云，但為節(jié)日特地編輯的太陽雜志，按平均500本/h的速度印，在下午l時至5時就印完了。該廠生產(chǎn)淡水可達27t／d。智利的拉斯薩利納斯地區(qū)，水的含鹽量高達14％，若用蒸氣鍋爐談化水則成本很高，這樣要大量供給動物和人的飲用潑水便成了問題。公元前1世紀，埃及的亞歷山大城利用太陽能將空氣加熱膨脹而把水由尼羅河抽到較高處，供農(nóng)地灌溉用。如：可追溯到公元前11世紀，距今3000多年前，我們祖先發(fā)明了“陽隧取火”技術(shù)。近來在這方面的研究有所增加，人們期盼出現(xiàn)突破性的進展。目前仍處于研究、開發(fā)階段。二三十年前有不少人對此作了許多研究。 (3)光化學(xué)轉(zhuǎn)換 通過光化學(xué)作用轉(zhuǎn)換成電能或制氫。這是近幾十年才發(fā)明和發(fā)展起來的。顯然，它的能源品位較低，適合于直接利用。光熱轉(zhuǎn)換提供的熱能一般溫度都較低，小于或等于100℃。而利用的主要途徑主要有以下幾種： (1)光熱轉(zhuǎn)換 它是靠吸收太陽輻射的光能直接轉(zhuǎn)換為熱能的。自然界中的燃料能、風能、水能等皆來源于太陽能。如今人們開始重視太陽對人類的影響并利用其以改善我們的生存環(huán)境。美洲的阿藥持克人和更早的人，祟拜過太陽；大洋洲人，歐洲掐洛伊人，中國人和古代埃及人都崇拜過太陽；事實上，所有偉大的早期農(nóng)業(yè)文化，都經(jīng)歷了不同形式對太陽的崇拜。[關(guān)鍵詞]：太陽能　　光伏發(fā)電　　太陽能電池　　六三策略目錄第1章　緒論 11．1　太陽能的利用途徑 11．2　太陽能的發(fā)展史 11．3　太陽能的特點 51．4　太陽能電池 61．5　太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域 7第2章　太陽能電池的工作原理 92．1　半導(dǎo)體原理 92．2　光生伏特效應(yīng) 16第3章　太陽能電池材料與工藝 203．1　太陽電池材料 203．2　太陽電池工藝 233．3　太陽電池組件 263．4　太陽電池發(fā)電系統(tǒng) 29第4章　太陽能的應(yīng)用 374．1　太陽能熱水器 374．2　太陽能與建筑一體化 394．3　太陽能干燥 41第5章　總結(jié)與展望 43參考文獻 45謝辭 46第1章　緒論太陽對人類的重要影響可以追溯到人類歷史的起源。太陽能既是一次能源，又是可再生能源，可發(fā)直接轉(zhuǎn)化利用。太陽輻射能與常規(guī)能源及核能相比有廣泛性、清潔性、分散性、間歇性、地區(qū)性、永久性的特點。太陽能光伏發(fā)電與應(yīng)用前景摘要：太陽輻射能實際上是地球上最主要的能量源泉。自然界中的燃料能、風能、水能等皆來源于太陽能。因此，太陽能是未來新能源體系中極其重要的戰(zhàn)略能源，也得到了世界各國的強烈重視。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術(shù)，再利用熱能進行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電；通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)。這是人類發(fā)展史中的一個普通的和重要的階段。當人類開始利用土地，并受益于太陽時，就開始祟拜太陽了。1．1　太陽能的利用途徑太陽輻射能實際上是地球上最主要的能量源泉。人類直接利用太陽能、已有上千年的歷史。這種途徑雖然古老，但發(fā)展的最成熟、普及性最廣、工業(yè)化程度很高。較高一些的也只有幾百攝氏度。 (2)光電轉(zhuǎn)換 將太陽輻射的光能根據(jù)“光電轉(zhuǎn)換”原理把光能變成電能再加以利用，常稱“光伏轉(zhuǎn)換”。由于電能的位品相當高，所以它的應(yīng)用領(lǐng)域最寬、范圍最廣、工業(yè)化程度最高、發(fā)展最快且前景十分樂觀。它也是利用太陽能的一個途徑。近來報道不多。 (4)光生物轉(zhuǎn)換 通過光合作用收集與儲存太陽能。1．2　太陽能的發(fā)展史人類主動利用太陽的歷史大致可分為四個階段：(1)雛幼階段(~1920) 這一階段，太陽能利用表現(xiàn)為在某些特殊場合、特定條件下作為動力裝置的應(yīng)用。所謂陽燧就是一種金屑的凹面鏡，它能匯聚陽光燃艾絨之類而取得火種。1700年，意大利人利用太陽熱能熔解鉆石。1872年，智利政府在離海巖約110 km的內(nèi)陸地區(qū)建造了世界上第一個最大的太陽能蒸餾系統(tǒng)；占地面積約4738m2的太陽能蒸餾廠，把咸水變成談水供給硝石礦用。1882年8月6日，A．皮佛雷在法國巴黎的馬溫尼印刷所用3．5m直徑的一面鏡子反射陽光，使一臺小型垂直蒸氣機運轉(zhuǎn)。1902—1908年，H．E其中一臺4．5kw和一臺15kw的蒸汽機是靠水和二氧化疏驅(qū)動的。 (2)發(fā)育階段（1920一1973) 這一階段，太陽能的利用途徑、材料和理論研究都得到了發(fā)展并且已滲透到了諸多項域。如：1920年，美國加州開始大量使用太陽能熱水韶1938年，世界第一座實驗用太陽屋完成。1949年，在法國建造完成可產(chǎn)生3500 C高溫的太陽爐。同年，世界各國開始重視太陽能利用，成立了應(yīng)用太陽能協(xié)會(AASE)，每年開一次會議。全世界第一次太陽能應(yīng)用研討會1955年在美國亞利桑那州召開，共37個因家的3萬人參加。1958年，美國發(fā)射的“先鋒1號”人九地球衛(wèi)星是以太陽電池做通信電源?？梢哉f，宇宙開發(fā)極大地促進了太陽電池的開發(fā)。同年中國開始研究太陽能電池。1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發(fā)動機問世。1972年，美國開始生產(chǎn)地面用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，電池組件價相：500$/Wp。為下—階段的飛躍奠定了基礎(chǔ)。引發(fā)了“石油危機”亦稱“能源危機”。工業(yè)發(fā)達國家加大取太陽能的研究開發(fā)力度。同時低價格化的太陽電池開發(fā)成為研究的重點之一。1979年．中國太陽能學(xué)會在西安成立。電站的投資由1號電站的5967$/kW，降到8號電站的3011/kW，發(fā)電成本從0．265$/kW?h降到0．089$/kW?h。1987年，單晶硅電池效率達22%，砷化鎵電池達24%，非晶硅電池達14．8%，帶硅、多晶硅電池效率達13%－14%，單晶硅組件效率達16%。1988年，美國用砷化鎵+單晶硅復(fù)合結(jié)太陽電池在100多倍聚光條件下獲得32%高效率復(fù)合結(jié)電池。1990年，美國高效砷化鎵+單晶硅復(fù)合結(jié)太陽電池在200－300倍聚光條件下效率達37%，多晶硅太陽電池效率達18%，世界太陽年產(chǎn)量達46MW。1992年，聯(lián)合國在巴西召開“世界環(huán)境與發(fā)展大會”，會議通過了《里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言》，《21世紀議程》和《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等一系列重要文件。美國太陽能電池商業(yè)化組件的轉(zhuǎn)換效率水平．單晶硅、多晶硅、非晶硅分別達到：14．0％、13．0％和6．0％。 (4)飛躍階段(1996—2050) 這一階段，太陽能的利用出現(xiàn)飛躍性發(fā)展。近幾年政府、科技、行業(yè)、市場的表現(xiàn)證實了這階段的性質(zhì)是屬于飛躍性的。1996年，聯(lián)合國在津巴布韋召開“世界高峰太陽能會議”，會后發(fā)表了《哈拉雷太陽能與持續(xù)發(fā)展宣言》，會上討論了《世界太陽能10年行動計劃》(1996—2005)，《國際太陽能公約》，《世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃》等重要文件。1997年，日本政府宣布實施7萬屋頂計劃。1998年，意大利政府開始實行“全國太陽能屋頂計劃”量50MWp。中國政府制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》（1996201