太阳能电池发电原理：太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。

能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。

它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。

P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。

当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。

这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程：“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。

20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。

生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

太阳能电池的应用：上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。

如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。

欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。

太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势一、太阳电池及光伏发电原理早在1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。

这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。

1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。

太阳电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

即当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压，使PN结短路，就会产生电流。

太阳光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。

它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。

光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。

时下，人们通常所说太阳光发电就是太阳能光伏发电，亦称太阳能电池发电。

从上世纪70年代中期开始了地面用太阳电池商品化以来，晶体硅就作为基本的电池材料占据着统治地位。

以晶体硅材料制备的太阳能电池主要包括：单晶硅太阳电池，铸造多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。

单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高；非晶硅太阳电池则具有生产效率高，成本低廉，但是转换效率较低，而且效率衰减得比较快；铸造多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换的效率，而且性能价格比最高；薄膜晶体硅太阳能电池则现在还只能处在研发阶段。

硅系列太阳能电池中，单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的主导地位，单晶硅和多晶硅的比例已超过80%，而这一发展趋势还在继续增长。

二、国外太阳能光伏发电现状及预测随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。

目前太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模逐步扩大。

世界光伏组件在过去15年平均增长率约15%。

20世纪90年代后期，发展更加迅速，1999年光伏组件生产达到200兆瓦。

商品化电池效率从10%～13%提高到13%～15%，生产规模从1～5兆瓦/年发展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。

光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。

近几年，全世界太阳能电池的生产量平均每年增长近40%，2004年全世界生产总量更达1000兆瓦。

发展中国家印度处于领先地位，目前有50多家公司从事与光伏发电技术有关的制造业，其中有6个太阳电池制造厂和12个组件生产厂，年生产组件11兆瓦，累计装机容量约40兆瓦。

本世纪以来，一些发达国家纷纷制定了发展包括太阳能电池在内的可再生能源计划。

太阳能电池的研究和生产在欧洲、美洲、亚洲大规模铺开。

美国和日本为争夺世界光伏市场的霸主地位，争相出台太阳能技术的研究开发计划，如到2010年，美国计划累积安装4600兆瓦(含百万屋顶计划);日本计划累计安装5000兆瓦(NEDO日本新阳光计划)。

根据“光伏报导（Photovotaic NEWS）”杂志2003年3月出版的22卷上发表的世界太阳能电池组件产量汇总表可以清楚地看出：世界太阳能电池材料发展的趋势是非常迅猛的。

世界太阳能电池组件（包括其基础性材料单晶硅）的发展，2002年是1995年的6.6倍（增长5.6倍）；其中日本2002年是1995年的15.3倍（增长14.3倍）。

最近的光伏行业调查表明，到2010年，光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。

年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。

许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。

三、我国太阳能光伏发电的现状及展望（一）光伏发电的现状我国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。

1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。

中国的光伏产业的发展有2次跳跃，第一次是在上世纪80年代末，我国的改革开放正处于蓬勃发展时期，国内先后引进了多条太阳电池生产线，使我国的太阳电池生产能力由原来的3个小厂的几百千瓦一下子上升到6个厂的4.5兆瓦,引进的太阳电池生产设备和生产线的投资主要来自中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业。

第二次光伏产业的大发展在2000年以后，主要是受到国际大环境的影响、国际项目/政府项目的启动和市场的拉动。

2002年由国家法改委负责实施的“光明工程”送电到乡和即将实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术。

由于我国西部人口密度小，居住分散，同时又拥有丰富的太阳能资源。

太阳能光伏发电是即廉价又清洁的能源选择。

近20年来，我国光伏产业的发展已初具规模，但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，表现为：1．生产规模小。

我国太阳电池制造厂的生产能力约为0.5～1兆瓦/年，比国外生产规模低一个多数量级2．技术水平较低。

电池效率、封装水平同国外存在一定差距。

3．专用原材料国产化经过“八五”攻关取得一定成果，但性能有待进一步改进，部分材料仍采用进口品。

4．成本高。

目前我国电池组件成本约30元/瓦，平均售价42元/瓦，成本和售价都高于国外产品。

5．市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、措施。

目前国内的主要太阳电池生产厂家主要有：（1）无锡尚德太阳能电力有限公司，生产电池、组件，年生产量为50兆瓦；（2）云南半导体器件厂，生产单晶硅电池，年生产量为2兆瓦；（3）保定应利太阳能组件厂，生产多晶电池、组件，年生产量为6兆瓦；（4）上海交大国飞太阳能电池厂，生产组件，年生产量为1兆瓦；（5）上海光伏科技有限公司，生产组件，年生产量5兆瓦。

（二）光伏发电的前景展望在可再生能源中，太阳能取之不尽，清洁安全，是理想的可再生能源。

我国的太阳能资源比较丰富，且分布范围较广，太阳能光伏发电的发展潜力巨大。

此外，目前太阳能光伏发电技术已日趋成熟，是最具可持续发展的可再生能源技术之一。

截止2004年，太阳能光伏发电的应用领域遍及我们生活的各个方面，如交通、通讯、公共设施（如照明）、家庭生活用电等。

尤其是在边远地区，太阳能光伏发电更加显示它的优势。

我国目前尚有约30000个村庄，700万户，3000万农村人员还没有用上电，60%的有电县严重缺电，光伏市场潜力巨大。

专家预测2006年我国太阳能电池生产能力将超过300兆瓦。

在今后的十几年中，太阳电池的市场走向将发生很大的改变，到2010年以前中国太阳电池多数是用于独立光伏发电系统，从2011年到2020年，中国光伏发电的市场主流将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。

中国作为新的世界经济发动机，光伏业也呈现出前所未有的活力，大量系统集成公司伴随者国家的“光明工程”、“奥运工程”、“世博会工程”等项目的启动应运而生，世界一些大财团也瞄准了中国巨大的光伏市场潜力，开始投资中国光伏行业。

国内市场，从20世纪90年代，国内光伏市场平稳发展，年增长速度在20%左右；进入21世纪，国内光伏市场呈现加速发展趋势，2001～2003年平均增长速度都在30%以上。

中国政府目前正在制订《新能源和可再生能源发展规划》，将出台一系列扶持PV发展的优惠政策。

按照规划，中国2003～2009年在农村电网建设中每年安装70兆瓦光伏系统，2010～2020年普及推广应用，年平均安装100兆瓦。

目前中国已经是国际光伏发电应用产品生产基地。

能源是国民经济发展的重要基础之一，随着国民经济的发展，能源的缺口增大，能源安全及能源在国民经济中的地位越显突出。

但我国是世界上少数几个能源结构以煤为主的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国，燃煤造成的环境污染日益突出。

目前我国二氧化碳排放量已位居世界第二，甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放量也居世界前列。

从我国目前能源生产及能源消费的实际状况出发，发展新能源及高效节能的技术及产品是保证我国可持续发展的重要举措。

因此，大力发展新能源和可再生能源是我国未来的能源发展战略要求。

2005年2月28日，第十届全国人代表大会常务委员会第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》，于2006年1月1日起正式实施。

可再生能源法规定国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域，纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划，并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展，促进可再生能源开发利用的技术进步，降低可再生能源产品的生产成本，提高产品质量。

国家鼓励和支持可再生能源并网发电。

为促进我国可再生能源和新能源技术及相关产业的发展，根据国家可再生能源中长期发展规划，国家发展和改革委员会决定在2005～2007年期间，实施可再生能源和新能源高技术产业化专项。

其中太阳能光伏发电、太阳能电池用硅锭/硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件的产业化成为可再生能源和新能源高技术产业化专项支持的重点领域之一。