新能源領(lǐng)域——太陽能光伏電池 太陽能光伏電池(簡稱光伏電池)用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能,。目前地面光伏系統(tǒng)大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池,可分為單晶硅,、多晶硅,、非晶硅太陽能電池。 在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面,,單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池,。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低,但價格更便宜,。 術(shù)語“光生伏打(Photovoltaics)”源于希臘語,,意思是“光、伏特和電氣的”,,來源于意大利物理學家亞歷山德羅·伏特的名字,,在亞歷山德羅·伏特以后'伏特'便作為電壓的單位使用。 圖1 光伏太陽能電池展示 一,、光伏組件 太陽能電池經(jīng)過一定的組合,,達到一定的額定輸出功率和輸出的電壓的一組光伏電池,叫光伏組件,。根據(jù)光伏電站大小和規(guī)模,,由光伏組件可組成各種大小不同的陣列。光伏組件采用高效率單晶硅或多晶硅光伏電池,、高透光率鋼化玻璃,、Tedlar、抗腐蝕鋁合多邊框等材料,,使用先進的真空層壓工藝及脈沖焊接工藝制造,。即使在最嚴酷的環(huán)境中也能保證長的使用壽命。組件的安裝架設(shè)十分方便,。組件的背面安裝有一個防水接線盒,,通過它可以十分方便地與外電路連接。對每一塊太陽電池組件,,都保證20年以上的使用壽命,。 圖2 由單晶硅生產(chǎn)的太陽能電池及其組件構(gòu)成 二、發(fā)展歷史 1849年術(shù)語'光-伏'(photo-voltaic)才出現(xiàn)在英語中,,意指由光產(chǎn)生電動勢,,即光產(chǎn)生伏特。 1839年,,光生伏特效應第一次由法國物理學家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn),。 1883年第一塊太陽電池由Charles Fritts制備成功。Charles用硒半導體上覆上一層極薄的金層形成半導體金屬結(jié),器件只有1%的效率,。 1930年代,,照相機的曝光計廣泛地使用光起電力行為原理。 1946年Russell Ohl申請了現(xiàn)代太陽電池的制造專利,。 1950年代,,隨著半導體物理性質(zhì)的逐漸了解,以及加工技術(shù)的進步,,1954年當美國的貝爾實驗室在用半導體做實驗發(fā)現(xiàn)在硅中摻入一定量的雜質(zhì)后對光更加敏感這一現(xiàn)象后,,第一個有實際應用價值的太陽能電池于1954年誕生在貝爾實驗室。太陽電池技術(shù)的時代終于到來,。 1960年代開始,,美國發(fā)射的人造衛(wèi)星就已經(jīng)利用太陽能電池作為能量的來源。 1970年代能源危機時,,讓世界各國察覺到能源開發(fā)的重要性,。1973年發(fā)生了石油危機,人們開始把太陽能電池的應用轉(zhuǎn)移到一般的民生用途上,。在美國,、日本和以色列等國家,已經(jīng)大量使用太陽能裝置,,以朝商業(yè)化的目標前進,。 在這些國家中,美國于1983年在加州建立世界上最大的太陽能電廠,,它的發(fā)電量可以高達16百萬瓦特,。南非,、博茨瓦納,、納米比亞和非洲南部的其他國家也設(shè)立專案,鼓勵偏遠的鄉(xiāng)村地區(qū)安裝低成本的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),。 而推行太陽能發(fā)電最積極的國家首推日本,。1994年日本實施補助獎勵辦法,推廣每戶3,000瓦特的'市電并聯(lián)型太陽光電能系統(tǒng)',。 1996年,,日本有2,600戶裝置太陽能發(fā)電系統(tǒng),裝設(shè)總?cè)萘恳呀?jīng)有8百萬瓦特,。一年后,,已經(jīng)有9,400戶裝置,裝設(shè)的總?cè)萘恳策_到了32百萬瓦特,。 在中國,,太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)亦得到政府的大力鼓勵和資助。2009年3月,財政部宣布擬對太陽能光電建筑等大型太陽能工程進行補貼,。 圖3 太陽能光伏電池在實際生活中的應用 三,、工作原理 太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流,,而以光化學效應原理工作的太陽能電池則還處于萌芽階段,。太陽光照在半導體p-n結(jié)上,形成新的空穴--電子對,。在p-n結(jié)電場的作用下,,空穴由n區(qū)流向p區(qū),電子由p區(qū)流向n區(qū),,接通電路后就形成電流,。太陽能電池具有以下特點: 1、優(yōu)點 無枯竭危險;絕對干凈(無污染,,除蓄電池外);不受資源分布地域的限制;可在用電處就近發(fā)電;能源質(zhì)量高;使用者從感情上容易接受;獲取能源花費的時間短;供電系統(tǒng)工作可靠,。 2、缺點 照射的能量分布密度小;獲得的能源與四季,、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān);造價比較高,。 總結(jié) 由于光伏電池封裝技術(shù),焊接材料與加工方法及芯片上的改良,,在1991年太陽能系統(tǒng)的壽命約5到10年,。到了1995年則增加到10~20年,而到公元2000年更可延長使用年限到25年以上,。于1995年僅美國市場的太陽能電池銷售額為35億美元,。 由于石油及環(huán)保(全球溫室效應)的問題,以及外交上對落后地區(qū)的援助,,使得在公元2000年后全球的太陽能電池銷售額成數(shù)倍的成長,。到了2005年后,由于德國等環(huán)保先進國家新建筑法規(guī)的因素,,造成太陽能板需求量爆發(fā)大增,,瞬間市場嚴重缺貨,造成全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,,許多太陽能電池廠的股價,,一夕之間沖到最高點。同時也帶動洞悉商機的傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型,,投入太陽能相關(guān)商品的開發(fā),、應用。 在世界節(jié)約能源概念的普遍下,,光伏電池綠色科技已是產(chǎn)業(yè)新星,。而這波綠色科技潮流,又首推太陽能最為行情看漲,有可能成為全球紅透半邊天的明日之星,。 太陽能電池是一種綠色環(huán)??沙掷m(xù)的新能源,具有極大的發(fā)展?jié)摿?,當今世界對于環(huán)境保護越發(fā)重視,,在不久的未來,太陽能電池行業(yè)一定能夠蓬勃發(fā)展,。 |
|