太阳能电池专题报告

太阳能电池专题报告在平时学习和生活中我对太阳能电池都有一些浅显的了解， 通过冯老师您对太阳能电池知识系统的专题介绍， 我对太阳能电池有了更加全面的认识， 包括太阳能电池的发展背景、 还有太阳能电池的工作原理、 太阳能电池的类别及各类太阳能电池的优劣之处， 最后对太阳能今后发展的展望等； 我将分别从以上几个方面写下我的收获。首先对太阳能电池的发展背景而言，为响应“寻求绿色替代能源 ,实现可持续发展”的号召，太阳能电池是发展的必然趋势，随着工业革命的兴起，煤、石油、 天然气消耗剧增， 一方面这些能源的大量使用对环境会造成不可避免的伤害，另一方面它们都属于不可再生资源， 在不久的将来就会消耗殆尽， 这就需要我们大力开发新能源解决环境污染问题和即将面临的能源危机，太阳能以其储量的“无限性” 、存在的普遍性、开发利用的清洁性等优势 , 是理想的替代能源，于是我们把注意力转移到太阳能上， 美、 欧、 日等各国都相继将太阳能光伏发电作为今后国家能源安全的重点。太阳能电池的工作原理的基础是半导体 PN结的 “ 光伏打 ” 效应，就是当物体受到光的照射时， 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，在固体尤其半导体中的光电效应使得光能转化为电能的效率最高， 因此半导体太阳能电池备受人们的关注， 半导体太阳能电池的工作原理可以分为以下几个步骤（ 1） 收集太阳光使之照射到太阳能电池的表面上（ 2） 太阳能电池吸收一定能量的光子，并激发出载流子（电子 空穴对） ，这些载流子应有足够的寿命，不宜在短时间内发生复合。（ 3） 这些电性相反的载流子在ＰＮ结产生的电场的作用下各自富集到一端， 在ＰＮ结处产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势。（ 4） 在ＰＮ结的两端引出电极并接上负载， 在外电路就会有电流产生， 从而获得输出功率，这样就把太阳能转化为了电能并输出。按照太阳能电池发展历程可以将太阳能电池化分为三代， 第一代太阳能电池是晶体硅太阳能电池， 包括单晶硅和多晶硅两种， 单晶硅是开发的最早的一类太阳能电池，硅的禁带宽度是 1.1eV，本不是制作太阳能的最佳材料，但自然界中硅的储量丰富而且有很完善的技术基础， 所以被广泛应用于太阳能电池的研究领域中， 单晶硅太阳能电池有着较高的转化效率， 多晶硅与单晶硅相比的优势在于价格低廉， 但是由于多晶硅晶体间存在大量晶界有许多缺点， 因而转化效率比单晶硅太阳能电池低， 因此提高多晶硅太阳能电池的转化效率一直是许多科学家研究的重要方向； 第二代太阳能电池是非晶硅薄膜太阳能电池， 对可见光的吸收能力比晶体硅高 500 倍， 电池厚度为微米量级， 可以廉价玻璃、 柔性塑料及不锈钢薄片为衬底材料， 大大降低制作成本， 节省硅材料， 还可根据需要制成大面积电池板， 但转换效率也比较低。 在近二十几年来在第二代薄膜型太阳能电池的基础上又发展了一种基于绿色植物光合作用原理的染料敏化太阳能电池， 电池所使用的半导体具有较高的热力学稳定性和光化学稳定性， 但是其对光的吸收效果不理想， 可以将适当的染料吸附在半导体上， 借助染料对可见光的吸收将半导体的光谱响应拓宽到可见区， 因此燃料敏化太阳能电池的转化效率比薄膜型太阳能电池有所提高。提高转换效率和降低成本依然是今后研究太阳能电池的主要方向， 降低成本方面硅太阳能电池还是致力于减少硅层的厚度； 提高转换效率就要发展新技术如叠层技术， 将不同材料组成叠层薄膜太阳能电池， 选用不同禁带宽度的材料组成叠层薄膜可以扩大对光谱的吸收域， 并直接激发出电子 空穴对， 尽可能多的造成光电流， 这是提高光电转换效率最直接的办法。 这种办法对叠层技术和膜的质量有一定高度的要求，并且要合理控制叠层薄膜的厚度，也不是越厚越好。另外一个最新研究方向是染料敏化纳米 TiO2薄膜太阳能电池， 将 TiO2 做成纳米材料应用于染料敏化电池中， 电池生产工艺简单， 材料回收周期短， 有利于降低成本； 还有些科学家在染料敏化太阳能电池研究中致力于用准固态电解质甚至全固态电解质取代液态电解质来改善太阳能电池的性能， 液态电解质有很多显著地缺点， 比如 需要使用复杂的封装工艺防止电解质泄露或挥发、 液态电解质导致燃料脱附、 液态电解质容易与封装材料发生反应。 如果真正实现固态电解质取代液态电解质， 不仅会降低很多生产成本， 也会大大提高转换效率， 更加有利于染料敏化太阳能电池的推广。