太阳能光伏发电与应用前景摘要：太阳辐射能实际上是地球上最主要的能量源泉。

自然界中的燃料能、风能、水能等皆来源于太阳能。

太阳辐射能与常规能源及核能相比有广泛性、清洁性、分散性、间歇性、地区性、永久性的特点。

因此，太阳能是未来新能源体系中极其重要的战略能源，也得到了世界各国的强烈重视。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源，可发直接转化利用。

通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术。

［关键词］：太阳能光伏发电太阳能电池六三策略目录第1 章绪论 (1)1．1 太阳能的利用途径 (1)1．2 太阳能的发展史 (1)1．3 太阳能的特点 (5)1．4 太阳能电池 (6)1．5 太阳能电池的应用领域 (7)第2 章太阳能电池的工作原理 (9)2．1 半导体原理 (9)2．2 光生伏特效应 (16)第3 章太阳能电池材料与工艺 (20)3．1 太阳电池材料 (20)3．2 太阳电池工艺 (23)3．3 太阳电池组件 (26)3．4 太阳电池发电系统 (29)第4 章太阳能的应用 (37)4．1 太阳能热水器 (37)4．2 太阳能与建筑一体化 (39)4．3 太阳能干燥 (41)第5 章总结与展望 (43)参考文献 (45)谢辞.............................................. 错误!未定义书签。

绪论第 1 章绪论太阳对人类的重要影响可以追溯到人类历史的起源。

这是人类发展史中的一个普通的和重要的阶段。

美洲的阿药持克人和更早的人，祟拜过太阳；大洋洲人，欧洲掐洛伊人，中国人和古代埃及人都崇拜过太阳；事实上，所有伟大的早期农业文化，都经历了不同形式对太阳的崇拜。

当人类开始利用土地，并受益于太阳时，就开始祟拜太阳了。

如今人们开始重视太阳对人类的影响并利用其以改善我们的生存环境。

1．1 太阳能的利用途径太阳辐射能实际上是地球上最主要的能量源泉。

自然界中的燃料能、风能、水能等皆来源于太阳能。

人类直接利用太阳能、已有上千年的历史。

而利用的主要途径主要有以下几种：(1)光热转换它是靠吸收太阳辐射的光能直接转换为热能的。

这种途径虽然古老，但发展的最成熟、普及性最广、工业化程度很高。

光热转换提供的热能一般温度都较低，小于或等于100℃。

较高一些的也只有几百摄氏度。

显然，它的能源品位较低，适合于直接利用。

(2)光电转换将太阳辐射的光能根据“光电转换”原理把光能变成电能再加以利用，常称“光伏转换”。

这是近几十年才发明和发展起来的。

由于电能的位品相当高，所以它的应用领域最宽、范围最广、工业化程度最高、发展最快且前景十分乐观。

(3)光化学转换通过光化学作用转换成电能或制氢。

它也是利用太阳能的一个途径。

二三十年前有不少人对此作了许多研究。

近来报道不多。

目前仍处于研究、开发阶段。

(4)光生物转换通过光合作用收集与储存太阳能。

近来在这方面的研究有所增加，人们期盼出现突破性的进展。

1．2 太阳能的发展史人类主动利用太阳的历史大致可分为四个阶段：(1)雏幼阶段(~1920) 这一阶段，太阳能利用表现为在某些特殊场合、特定条件下作为动力装置的应用。

如：可追溯到公元前11世纪，距今3000多年前，我们祖先发明了“阳隧取火”技术。

所谓阳燧就是一种金屑的凹面镜，它能汇聚阳光燃艾绒之类而取得火种。

成都电子机械高等专科学校电子与电气工程系毕业设计论文公元前 1 世纪，埃及的亚历山大城利用太阳能将空气加热膨胀而把水由尼罗河抽到较高处，供农地灌溉用。

1700 年，意大利人利用太阳热能熔解钻石。

智利的拉斯萨利纳斯地区，水的含盐量高达14％，若用蒸气锅炉谈化水则成本很高，这样要大量供给动物和人的饮用泼水便成了问题。

1872 年，智利政府在离海岩约110 km 的内陆地区建造了世界上第一个最大的太阳能蒸馏系统；占地面积约4738m2的太阳能蒸馏厂，把咸水变成谈水供给硝石矿用。

该厂生产淡水可达27t／d。

1882 年8 月 6 日，A．皮佛雷在法国巴黎的马温尼印刷所用3．5m 直径的一面镜子反射阳光，使一台小型垂直蒸气机运转。

虽然当天天空上有些云，但为节日特地编辑的太阳杂志，按平均500 本/h的速度印，在下午l时至5时就印完了。

1902—1908 年，H．E·威尔西和约翰‘博伊尔在美国加利福尼亚的圣路易斯和尼翘尔斯造了 4 台太阳能蒸汽机。

其中一台4．5kw 和一台15kw 的蒸汽机是靠水和二氧化疏驱动的。

1913 年，在埃及开罗以南建成由5 个抛物槽组成的太阳朗水泵、每个长62．5m，宽4m ．总采光面积达1250m2，输出功率75kW，第一次世界大战后，因燃料便宜而末再使用。

(2) 发育阶段(1920 一1973) 这一阶段，太阳能的利用途径、材料和理论研究都得到了发展并且已渗透到了诸多项域。

其产品的工业化、市场化有了一定的进展。

如：1920 年，美国加州开始大量使用太阳能热水韶1938 年，世界第一座实验用太阳屋完成。

1940 年．太阳电池作为日照计使用。

1949年，在法国建造完成可产生3500 C高温的太阳炉。

1954年，由美国贝尔研究所的Chapin和Pearson 试制成功了效率为6％的实用型硅太阳电池，为太阳能光伏发电大规模应用奠定了基础。

同年，世界各国开始重视太阳能利用，成立了应用太阳能协会(AASE)，每年开一次会议。

1955 年，俄国人V．B．Baum 完成第一部太阳能吸收式冷冻机，一天可制冰约285kg。

全世界第一次太阳能应用研讨会1955 年在美国亚利桑那州召开，共37个因家的3 万人参加。

1957 年，前苏联第—颗人造卫星Spurmk，利用太阳电池作卫星电源。

1958 年，美国发射的“先锋1 号”人九地球卫星是以太阳电池做通信电源。

为了防止因宇宙射线的影响而降低电池的发电能力，人们开始了深入的研究。

可以说，宇绪论宙开发极大地促进了太阳电池的开发。

宇宙用太阳电池必需具有效率高和重量轻的特点。

同年中国开始研究太阳能电池。

1960 年，世界上第—套太阳能氨－水吸收式空调系统在美国建成，制冷能力为5 冷吨。

1961 年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。

1971年，中国一四—八所研制的硅太阳电池成功装备了中国卫星实践2号。

1972年，美国开始生产地面用太阳能光伏发电系统，电池组件价相：500$/Wp。

(3)成熟阶段(1973 一1996) 这一阶段，太阳能光热、光伏两大主流利用技术都已成熟，太阳能产业初步建成、其产品实现商业化，市场已培育起来。

为下—阶段的飞跃奠定了基础。

1973年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提价等手段使石油进口国在经济上遭到重创。

引发了“石油危机”亦称“能源危机”。

客观上使人们认识到现有的能源结构必须尽快向新能源结构过渡。

工业发达国家加大取太阳能的研究开发力度。

1973年，美国成立了太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业化。

同时低价格化的太阳电池开发成为研究的重点之一。

1974年，日本开始执行“阳光计划”。

1979 年．中国太阳能学会在西安成立。

1985~1991 年，在美国加州沙漠建成9 座槽式太阳能热电站，总装机容量353．8MW。

电站的投资由1 号电站的5967$/kW，降到8 号电站的3011/kW，发电成本从0．265$/kW•h 降到0．089$/kW•h。

1986年，美国建成6．5MW 太阳电池电站。

1987 年，单晶硅电池效率达 22%，砷化镓电池达 24%，非晶硅电池达 14．8%，带硅、多晶硅电池效率达13%－14%，单晶硅组件效率达 16%。

1988 年，中国从加拿大引进铜铝复合太阳条带生产线。

1988年，美国用砷化镓+单晶硅复合结太阳电池在100 多倍聚光条件下获得32%高效率复合结电池。

世界太阳电池年产量达30MW。

1990 年，美国高效砷化镓+单晶硅复合结太阳电池在 200－300 倍聚光条件下效率达 37%，多晶硅太阳电池效率达 18%，世界太阳年产量达 46MW。

组件价格：4－成都电子机械高等专科学校电子与电气工程系毕业设计论文5$/Wp。

1992 年，联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》，《21 世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件。

1995 年，世界太阳能电他产量达到84．2MW；美国达到34．8MW。

美国太阳能电池商业化组件的转换效率水平．单晶硅、多晶硅、非晶硅分别达到：14．0％、13．0％和6．0％。

1996年在海拔4500米以上的世界屋脊西藏阿里地区，由我国研制的1000Wp太阳能光伏水泵系统投入运行，解决了人畜用水问题。

(4)飞跃阶段(1996—2050) 这一阶段，太阳能的利用出现飞跃性发展。

在这一阶段中，人类遇到了三大压力；能源消耗需求的增长、环保、可持续发展。

近几年政府、科技、行业、市场的表现证实了这阶段的性质是属于飞跃性的。

①政府。

1996 年，联合国在津巴布韦召开“世界高峰太阳能会议”，会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言》，会上讨论了《世界太阳能10 年行动计划》(1996—2005)，《国际太阳能公约》，《世界太阳能战略规划》等重要文件。

1997年6月，美国总统克林顿宣布到2010年实现“百万太阳能屋顶计划”。

1997年，日本政府宣布实施7万屋顶计划。

1997年12月，印度政府宣布在2002年前推广150万套太阳能屋顶计划。

1998年，意大利政府开始实行“全国太阳能屋顶计划”量50MWp。

1998 年德国提出10 万屋顶计划。

中国政府制定了《新能源和可再生能源发展纲要》(1996-2010)。

②科技。

1998年，美国太阳能飞机飞上高空。

2000 年，美国Vlonment航空公司宣称：未来的通讯可能将不再依赖昂贵的卫星，转而依靠更廉价的太阳能遥控飞艇。

正在开发新飞艇——太阳神“赫利俄斯''号预计将于2003 年问世。

该公司在美国国家航空航天局的帮助下，已研制开发出“百夫长''太阳能遥控飞艇，并在美国国家航空航天局德赖登飞行研究中心成功地进行了试飞。

“百夫长”可携带272 千克有效荷载、与一颗普通卫星的有效荷载相同。

它可作为现在广泛应用于商业、军事、环保、科研，尤其是远程通信太空卫星的取代品。

现在发射一颗卫星的费用至少需要1 亿美元，而配置一艘太阳能飞艇只需500 万一1000 万美元，而且一位领航员能同时遥控好几架飞艇，绪论其有效荷载易于升级。

2000 年6 月．在澳洲研制和建造的世界第一艘太阳能和风力发电的双体船，星期日(25 日)在悉尼港启航。