什麼是太陽能電池
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化成電能的裝置。
太陽能電池的原理
太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路後就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。
一、太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。
（1） 光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前乙個過程是光—熱轉換過程；後乙個過程是熱—電轉換過程，與普通的火力發電一樣.太陽能熱發電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.
一座1000mw的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kw的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規模地應用於特殊的場合，而大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。
（2） 光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由於光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是乙個半導體光電二極體，當太陽光照到光電二極體上時，光電二極體就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯或併聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。
太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境汙染；太陽能電池可以大中小並舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的
太陽能電池產業現狀
現階段以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的濕式太陽能電池則還處於萌芽階段。
全球太陽能電池產業現狀
據dataquest的統計資料顯示,目前全世界共有136 個國家投入普及應用太陽能電池的熱潮中,其中有95 個國家正在大規模地進行太陽能電池的研製開發,積極生產各種相關的節能新產品。2023年,全世界生產的太陽能電池,其總的發電量達1000兆瓦,2023年達 2850兆瓦。2023年,全球有將近4600 家廠商向市場提供光電池和以光電池為電源的產品。
目前,許多國家正在制訂中長期太陽能開發計畫,準備在21世紀大規模開發太陽能，美國能源部推出的是國家光伏計畫, 日本推出的是陽光計畫。nrel光伏計畫是美國國家光伏計畫的一項重要的內容，該計畫在單晶矽和高階器件、薄膜光伏技術、pvmat、光伏元件以及系統效能和工程、 光伏應用和市場開發等5個領域開展研究工作。
美國還推出了"太陽能路燈計畫",旨在讓美國一部分城市的路燈都改為由太陽能供電,根據計畫,每盞路燈每年可節電 800 度。日本也正在實施太陽能"7萬套工程計畫"， 日本準備普及的太陽能住宅發電系統,主要是裝設在住宅屋頂上的太陽能電池發電裝置,家庭用剩餘的電量還可以賣給電力公司。乙個標準家庭可安裝一部發電3000瓦的系統。
歐洲則將研究開發太陽能電池列入著名的"尤里卡"高科技計畫，推出了"10萬套工程計畫"。 這些以普及應用光電池為主要內容的"太陽能工程"計畫是目前推動太陽能光電池產業大發展的重要動力之一。
日本、南韓以及歐洲地區總共8個國家最近決定攜手合作,在亞洲內陸及非洲沙漠地區建設世界上規模最大的太陽能發電站,他們的目標是將佔全球陸地面積約1/4的沙漠地區的長時間日照資源有效地利用起來,為30萬使用者提供100萬千瓦的電能。計畫將從2023年開始，花4年時間完成。
目前,美國和日本在世界光伏市場上占有最大的市場份額。 美國擁有世界上最大的光伏發電廠,其功率為7mw,日本也建成了發電功率達1mw的光伏發電廠。全世界總共有23萬座光伏發電裝置,以色列、澳大利亞、紐西蘭居於領先地位。
20世紀90年代以來,全球太陽能電池行業以每年15%的增幅持續不斷地發展。據dataquest發布的最新統計和**報告顯示,美國、日本和西歐工業發達國家在研究開發太陽能方面的總投資, 2023年達570億美元;2023年646億美元;2023年700億美元;2023年將達820億美元;2023年有望突破1000億美元。
我國太陽能電池產業現狀
我國對太陽能電池的研究開發工作高度重視,早在七五期間,非晶矽半導體的研究工作已經列入國家重大課題;八五和九五期間,我國把研究開發的重點放在大面積太陽能電池等方面。2023年10月，國家***、科技部制定出未來5年太陽能資源開發計畫，***"光明工程"將籌資100億元用於推進太陽能發電技術的應用，計畫到2023年全國太陽能發電系統**機容量達到300兆瓦。
2023年，國家有關部委啟動了"西部省區無電鄉通電計畫"，通過太陽能和小型風力發電解決西部七省區無電鄉的用電問題。這一項目的啟動大大刺激了太陽能發電產業，國內置起了幾條太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年生產量迅速增加。我國目前已有10條太陽能電池生產線,年生產能力約為4.
5mw,其中8條生產線是從國外引進的,在這8條生產線當中,有6條單晶矽太陽能電池生產線,2條非晶矽太陽能電池生產線。據專家**,目前我國光伏市場需求量為每年5mw,2001～2023年,年需求量將達10mw,從2023年開始,我國光伏市場年需求量將大於20mw。
目前國內太陽能矽生產企業主要有洛陽單晶矽廠、河北寧晉單晶矽基地和四川峨眉半導體材料廠等廠商，其中河北寧晉單晶矽基地是世界最大的太陽能單晶矽生產基地，佔世界太陽能單晶矽市場份額的25％左右。
在太陽能電池材料下游市場，目前國內生產太陽能電池的企業主要有保定英利新能源、無錫尚德、開封太陽能電池廠、雲南半導體器件廠、秦皇島華美光伏電子、浙江中意太陽能、寧波太陽能電源、京瓷（天津）太陽能等公司，總計年產能在120mw以上。
太陽能電池及太陽能發電前景簡析
目前,太陽能電池的應用已從軍事領域、航天領域進入工業、商業、農業、 通訊、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區、高山、沙漠、海島和農村使用，以節省造價很貴的輸電線路。但是在目前階段，它的成本還很高，發出1kw電需要投資上萬美元，因此大規模使用仍然受到經濟上的限制。
但是，從長遠來看，隨著太陽能電池製造技術的改進以及新的光—電轉換裝置的發明，各國對環境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規模地利用太陽能開闢廣闊的前景。
太陽能電池的分類
太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類，而前者又分為單結晶形和多結晶形。
按材料可分為矽薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形(a-si:h,a-si:h:
f,a-sixgel-x:h等)、ⅲv族(gaas,inp等)、ⅱⅵ族(cds系)和磷化鋅 (zn 3 p 2 )等。
太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：矽太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、奈米晶太陽能電池四大類，其中矽太陽能電池是目前發展最成熟的，在應用中居主導地位。
（1） 矽太陽能電池
矽太陽能電池分為單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。
單晶矽太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室裡最高的轉換效率為23%,規模生產時的效率為15%。在大規模應用和工業生產中仍佔據主導地位，但由於單晶矽成本**高，大幅度降低其成本很困難，為了節省矽材料，發展了多晶矽薄膜和非晶矽薄膜做為單晶矽太陽能電池的替代產品。
多晶矽薄膜太陽能電池與單晶矽比較,成本低廉，而效率高於非晶矽薄膜電池，其實驗室最高轉換效率為18%,工業規模生產的轉換效率為10%。因此，多晶矽薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上佔據主導地位。
非晶矽薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便於大規模生產，有極大的潛力。但受制於其材料引發的光電效率衰退效應，穩定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題，那麼，非晶矽大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。
（2） 多元化合物薄膜太陽能電池
多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵iii-v族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。
硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶矽薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶矽電池低，並且也易於大規模生產，但由於鎘有劇毒，會對環境造成嚴重的汙染，因此，並不是晶體矽太陽能電池最理想的替代產品。
砷化鎵（gaas）iii-v化合物電池的轉換效率可達28%，gaas化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強,對熱不敏感，適合於製造高效單結電池。但是gaas材料的**不菲,因而在很大程度上限制了用gaas電池的普及。
銅銦硒薄膜電池（簡稱cis）適合光電轉換，不存在光致衰退問題，轉換效率和多晶矽一樣。具有**低廉、效能良好和工藝簡單等優點，將成為今後發展太陽能電池的乙個重要方向。唯一的問題是材料的**，由於銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發展又必然受到限制。
（3） 聚合物多層修飾電極型太陽能電池
以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的乙個太陽能電池製造的研究方向。由於有機材料柔性好，製作容易，材料**廣泛，成本底等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料製備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是矽電池相比。
能否發展成為具有實用意義的產品，還有待於進一步研究探索。
（4） 奈米晶太陽能電池
奈米tio2晶體化學能太陽能電池是新近發展的，優點在於它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的效能。其光電效率穩定在10％以上，製作成本僅為矽太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到2o年以上。
太陽能電池工作原理
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一 半導體 1半導體在化學元素表中的位置和結構 自然界中的物質可分為氣體 液體 固體 等離子體 4 種基本形態。在固體材料中，根據其導電性能的差異，又可分為金屬 半導體和絕緣體。例如，銅 鋁 金 銀等金屬 它們的導電本領都很大，是良好的導體 橡膠 塑料 電木等導電本領很小，是絕緣體 製造半導體器件的...
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