太阳能电池板的应用

太阳能电池简介 1．太阳能概况 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等 都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源 的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。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，也属于这一 技术领域；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，光 电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能 光伏技术。 二十世纪 50 年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是 1954 年美国贝 尔实验室研制出 6％的实用型单晶硅电池，二是 1955 年以色列 Tabor 提出选择性吸收 表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入 现代发展时期奠定了技术基础。 太阳能电池的特性：太阳能电池是一个巨大的 PN 结，它把太阳能转换为电能，对 于单片太阳能电池来说，它是一个小的 PN 结，除了当太阳光照射在上面时，它能够产 生电能外，它还具有 PN 结的一切特性。在标准光照条件下，它的额定输出电压为 0.48V。在太阳能照明灯具使用中的太阳能电池组件都是由多片太阳能电池连接构成的。 它具有负的温度系数，温度每上升一度，电压下降 2mV。 对于多片太阳能电池组成的太阳能电池组件，太阳能电池一般都如下参数：Isc 是 短路电流，Im 是峰值电流，Voc 是开路电压。Vm 是峰值电压，Pm 是峰值功率。在使用 中，太阳能电池开路或者短路都不会造成损坏，实际上我们也正是利用它的这个特性 对系统蓄电池充放电进行控制的。 太阳能电池的选择：我们所说的太阳能电池输出功率 Wp 是标准太阳光照条件下， 即：欧洲委员会定义的 101 标准，辐射强度 1000W/m2，大气质量 AM1.5，电池温度 25℃条件下，太阳能电池的输出功率。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照 条件差不多， （在长江下游地区只能接近这个数值）这并不象有些人想象的那样，只要 有阳光就会有额定输出功率，甚至认为太阳能电池在夜晚日光灯下也可以正常使用。 这就是说，太阳能电池的输出功率是随机的，在不同的时间，不同的地点，同样一块 太阳能电池的输出功率是不同的。 2．光伏效应 光生伏特效应简称为光伏效应，指光照使不均匀半导 体或半 导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。 太阳能电池是一种近年发展起来的新型的电池。太阳 能电池 是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变 为电能 的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应” ， 因此太 阳能电池又称为“光伏电池” ，用于太阳能电池的半导体材 料是一 种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子 一样， 半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成， 半导体 硅原子的外层有 4 个电子，按固定轨道围绕原子核转动。 当受到 外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电 子，并 在原来的位置上留下一个“空穴” ，在纯净的硅晶体中，自 由电子 和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元 素，由 于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号 P 表示；如果掺入能 够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号 N 代表。若把这两种半 导体结合，交界面便形成一个 P－N 结。太阳能电池的奥妙就在这个“结”上，P－N 结 就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光 能，向 N 型区移动，使 N 型区带负电，同时空穴向 P 型区移动，使 P 型区带正电。这 样，在 P－N 结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。这种现象就是上面所说 的“光生伏打效应” 。如果这时分别在 P 型层和 N 型层焊上金属导线，接通负载，则外 电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生 一定的电压和电流，输出功率。制造太阳电池的 半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种 类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值 的太阳电池要算硅太阳电池。 太阳能电池就是利用光伏效应将太阳能直接 转换为电能的一种装置。常规太阳电池简单装置 如左图所示。当 N 型和 P 型两种不同型号的半导 体材料接触后，由于扩散和漂移作用，在界面处 形成由 P 型指向 N 型的内建电场。当光照在太阳 电池的表面后，能量大于禁带宽度的光子便激发 出电子和空穴对，这些非平衡的少数载流子在内 电场的作用下分离开，在电池的上下两极累积， 这样电池便可以给外界负载提供电流。 3．晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展 单晶硅高效电池 单晶硅高效电池的典型代表是斯但福大学的背面点接触电池（PCC） ，新南威尔士 大学（UNSW）的钝化发射区电池（PESC，PERC，PERL 以及德国 Fraumhofer 太阳能研究 所的局域化背表面场（LBSF）电池等。 （1） 新南威尔士大学高效电池； （2） 斯但福大学的背面点接触电池（PCC） （3） 德国 Fraunhofer 太阳能研究所的深结局部背场电池（LBSF） （4） 日本 SHARP 的 C 一 Si／µc-Si 异质 pp+结高效电池 多晶硅高效电池 多晶硅太阳电他的出现主要是为了降低成本，其优点是能直接制备出适于规模化 生产的大尺寸方型硅锭，设备比较简单，制造过程简单、省电、节约硅材料，对材质 要求也较低。晶界及杂质影响可通过电池加工工艺进行改善；由于材质和晶界影响， 电池效率较低。电池工艺主要采用吸杂、钝化、背场等技术。 常规铝吸杂工艺是在电池的背面蒸镀铝膜后经过烧结形成，也可同时形成电池的 背场。近几年在吸杂上的工作证明，它对高效单晶硅太阳电池及多晶硅太阳电池都会 产生一定的作用。 钝化是提高多晶硅质量的有效方法。一种方法是采用氢钝化，钝化硅体内的悬挂 键等缺陷。在晶体生长中受应力等影响造成缺陷越多的硅材料，氢钝化的效果越好。 氢钝化可采用离子注入或等离子体处理。在多晶硅太阳电池表面采用 PECVD 法镀上一 层氮化硅减反射膜，由于硅烷分解时产生氢离子，对多晶硅可产生氢钝化的效果。 在高效太阳电池上常采用表面氧钝化的技术来提高太阳电他的效率，近年来在光 伏级的晶体硅材料上使用也有明显的效果，尤其采用热氧化法效果更明显。使用 PECVD 法在更低的温度下进行表面氧化，近年来也被使用，具有一定的效果。 多晶硅太阳电池的表面由于存在多种晶向，不如（100）晶向的单晶硅那样能经由 腐蚀得到理想的绒面结构，因而对其表面进行各种处理以达减反射的作用也为近期研 究目标，其中采用多刀砂轮进行表面刻槽，对 10cmX10cm 面积硅片的工序时间可降到 30 秒，具有了一定的实用潜力。 多孔硅作为多晶硅太阳电池的减反射膜具有实用意义，其减反射的作用已能与双 重减反射膜相比，所得多晶硅电池的效率也能达到 13。4％。 （1） Geogia Tech．电池 （2） UNSw 电池 （3） Kysera 电池 多晶硅薄膜电池 为了大幅度降低太阳电池的成本，光伏界一直在研究开发薄膜电池，并先后开发 出非晶硅薄膜电他，硫化镐（CdTe）电池，铜钢硒（C1S）电池等。特别是非晶硅电池， （1） CVD 多晶硅薄膜电池 （2） 多层多晶硅薄膜电池 目前太阳能电池的封装形式主要有 2 种，层压和滴胶，层压工艺可以保证太阳能 电池工作寿命 25 年以上，滴胶虽然当时美观，但是太阳能电池工作寿命仅仅 1~2 年。 因此，1W 以下的小功率太阳能草坪灯,在没有过高寿命要求的情况下，可以使用滴胶封 装形式，对于使用年限有规定的太阳能灯，建议使用层压的封装形式。另外，有一种 硅凝胶用于滴胶封装太阳能电池，据说工作寿命可以达到 10 年。 太阳能发电系统 光伏发电系统分为独立型与并网型。 1．独立型太阳能交流发电系统一般包括以下几个部分： · 太阳电池阵列：按一定方式排列和连 结组合的太阳电池组件，以及支撑这些 组件的支架和基础。 ·储能电池：根据使用要求，可以是不 同种类的可充电电池。 ·控制器：用于控制太阳电池阵列给储 能电池充电过程的设备，它具有各种保 护功能，可以确保系统安全稳定的连续 运行。 ·逆变器，输入从储能电池来的直流电， 输出所需要的交流电，例如：中国是 220V50Hz。 ·配电箱及连接导线：用于连结系统设备和管理输出电力的设备。 2．独立型太阳能直流发电系统一般 包括以下几个部分： · 太阳电池阵列：按一定方式排列和连结组合的太阳电池组件，以及支撑这些组件的 支架和基础。 ·储能电池：根据使用要求，可以是不同种类的可充电电池。 ·控制器：用于控制太阳电池阵列给储能电池充电过程的设备，它具有各种保护功能， 可以确保系统安全稳定的连续运行。 ·配电箱及连接导线：用于连结系统设备和管理输出电力的设备。 3．并网型太阳能交流发电系统一般包括以下几个部分： · 太阳电池阵列：按一定方式排列和连结 组合的太阳电池组件，以及支撑这些组件 的支架和基础。 ·储能电池：根据使用要求，可以是不同 种类的可充电电池。 ·控制器：用于控制太阳电池阵列给储能 电池充电过程的设备，它具有各种保护功 能，可以确保系统安全稳定的连续运行。 ·并网逆变器，输入从储能电池来的直流 电，输出所需要的交流电，例如：中国是 220V50Hz。 ·配电箱及连接导线：用于连结系统设备和管理输出电力的设备。 太阳能照明系统 太阳能灯具的设计和灯具的使用地区有关。太阳能电池组件额定输出功率和灯具 输入功率之间关系在华东地区大约是 2~4:1，具体比例要根据灯具每天工作时间以及对 连续阴雨天照明要求决定。 太阳能电池的安装：许多的太阳能灯具的工厂将太阳能电池水平放置，这样太阳 能电池的输出功率将减少 15%~20%，如果再在太阳能电池上面增加一个装饰性外罩，太 阳能电池的输出功率又将减少 5%左右，太阳能电池价格昂贵，我们收集了许多国外太 阳能灯资料，在美观和节能两者之间，大多数都选择节能。在长江下游太阳能电池的 最理想倾斜角度是 40 度左右，方向为正南方。 单片太阳能电池一般是不能使用的，实际应用的是太阳能电池组件。太阳电池组 件是由多片太阳能电池组合而成，用以达到期望的电压值。太阳能电池组件在使用过 程中，如果有一片太阳能电池单独被遮挡，例如树叶鸟粪等，单独被遮挡的太阳能电 池在强烈阳光照射下就会发热损坏，于是整个太阳能电池组件损坏。这就是所谓热岛 效应。为了防止热岛效应，一般是将太阳能电池倾斜放置，使树叶等不能附着，在鸟 类比较聚集的地方还要求安装防鸟针。 无论太阳能灯具的款式与功率如何，需要一个性能良好的充放电控制电路是必不 可少的。为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充放电条件加以限制，防止蓄电池 过充电及深度放电，另外，由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，光伏发电 系统中对蓄电池充电的控制要比普通蓄电池充电的控制要复杂些。对于太阳能灯具的 设计来说，成功与失败往往就取决于充放电控制电路的成功与失败，没有一个性能良 好的充放电控制电路，就不可能有一个性能良好的太阳能灯具。 储能专用铅酸蓄电池的选用 近年来，太阳电池的光伏发电技术得到了世界各国的高度重视。从欧美的太阳能 光伏“屋顶计划”到我国的西部光伏发电项目以及“光明工程” 。太阳能光伏发电已经 显示了其强劲的发展势头。随着光伏发电技术的发展和低成本光伏组件的产业化，太 阳能灯具、光伏电站和光伏户用电源，均要求蓄电池供应商能够提供全天候运行的蓄 电池，而目前光伏系统多采用阀控式密封铅酸蓄电池（以下简称铅酸蓄电池缩写为 VRLAB）胶体铅酸蓄电池和免维护铅酸蓄电池（不是 VRLA 蓄电池）作为储能电源。耐 候性是指蓄电池适应自然环境的特性。本文主要讨论自然环境下温度对蓄电池寿命、 容量的影响及解决方法，以及储能铅酸蓄电池选用。 一、温度对铅酸蓄电池寿命的影响 VRLA 铅酸蓄电池受温度影响较大，按阿里纽斯原理，在大于 40℃，温度升高 10 度，寿命降低一倍，寿命终止的主要原因是：（一）硫酸电解液干涸；（二）热失控； （三）内部短路等。 （一）硫酸电解液干涸：关键问题因素之一。酸液干涸将造成电池容量降低，甚 至失效。造成电池干涸失效这一因素是铅酸电池所特有的。酸液干涸的原因：（1）气 体再化合的效率偏低，析氢析氧、水蒸发；（2）从电池壳体内部向外渗水；（3）控 制阀设计不当；（4）充电设备与电池电压不匹配，电池电压过高、发热、失水、干涸 而失效。 VRLA 铅酸蓄电池受到上述（1） （2） （3） （4）四种因素的影响，其中（2） （3） （4）三种因素引起的失水速度随环境温度的上升而加快，从而加速了铅酸蓄电池以干 涸方式失效。酸液干涸是影响 VRLA 铅酸蓄电池寿命的致命因素，VRLA 蓄电池不适于在 35℃以上高温条件下使用。 （二）热失控： 蓄电池在充放电过程中一般都产生热量。充电时正极产生的氧到达负极，与负极 的绒面铅反应时会产生大量的热，如不及时导走就会使蓄电池温度升高。蓄电池若在 高温环境下工作，其内部积累的热量就难以散发出去，就可能导致蓄电池产生过热、 水损失加剧，内阻增大，更加发热，产生恶性循环，逐步发展为热失控，最终导致蓄 电池失效。 VRLA 铅酸蓄电池由于采用了贫液式紧装配设计，隔板中保持着 10%的孔隙酸液不 能进入，因而电池内部的导热性极差，热容量极小。VRLA 铅酸蓄电池之所以在高温环 境下易发生热失控，是由于安全阀排出的气体量太少，难以带走电池内部积累的热量。 热失控的巨热将使蓄电池壳体发生严重变形、胀裂、蓄电池彻底失效。 （三）内部短路：由于隔膜物质的降解老化穿孔，活性物质的脱落膨胀使两极连 接，或充电过程中生成枝晶穿透隔膜等引起内部短路。深放电之后的蓄电池，其吸附 式隔板易出现铅绒或弥散型沉淀，或形成枝晶，导致正负极板微短路。 由于 VRLA 铅酸蓄电池的负极冗余设计，充电的初、中期充电效率比正极板充电 效率高，所以在正极板析氧之前，负极已生成足够的绒面铅，用于使氧进行再化合。 在制作蓄电池过程中，以负极活性物质的量作为控制因素，可以减缓电池性能的恶化。 除此而外，目前在铅酸蓄电池中还普遍采用添加剂，用以改善蓄电池性能，如添 加锌、镉、锂、钴、铜、镁等金属盐或氧化物。这些添加剂均为强电解质，在放电过 程中其离子向负极迁移。这些金属离子起化合配位作用，降低形成硫酸铅的概率，既 使形成了硫酸铅，也比较松软，易于软化或还原。在电池的使用中，应尽量保持温度 恒定，避免温度的大起大落，减少枝晶析出产生的机会。 综上所述，高温对蓄电池失水干涸、热失控、正极板栅腐蚀和变形等都起到加速 作用，低温会引起负极钝化失效，温度波动会加速铅酸蓄电池内部短路等等。这些都 将影响电池寿命。 二、温度对铅酸蓄电池容量的影响 （一）第一类早期容量损失，缩写为 PCL-Ⅰ。 铅酸蓄电池容量突然损失的主要原因是阻挡层。由于 Pb-Ca-Sn-Al 合金再生缺陷 和半导体效应，正极活性物质与板栅间形成了单项导电的阻挡层，导电层组成成分较 为复杂并具有半导体特性的晶体，对温度极为敏感，通过对腐蚀层的研究，改进了电 池的合金和铅膏添加剂等半导体掺杂制造工艺，其原理是半导体晶体对纯度极为敏感 这一原理，一个 ppm 的掺杂能增加 103 的电导率，通过合理的掺杂工艺，这种失效模 式基本上解决。 （二）第二类早期容量损失，缩写为 PCL-Ⅱ 铅酸蓄电池容量缓慢损失的主要原因是不是通常所见的板栅腐蚀硫酸盐化或活性 物质软化脱落等，而是由于多孔活性物质膨胀引起颗粒之间互相隔绝，受温度影响很 大，由 PbO2→PbSO4 软化过程中膨胀收缩，引起的正极活性物松软和络合结构的不可 逆损坏，逐渐软化脱落。造成正极板以较低的速度损失容量。 （三）第三类早 期容量损失，缩写为 PCL-Ⅲ 铅酸蓄电池无法充电的主要原因是由于负极添加剂活性降低或损失，而使充电困 难，充电接受能力差，再充电不足，从而导致负极板底部 1/3 处硫酸盐化而造成的。 在常温 10h--20h 率放电时电池容量受限于正极，在低温（-15℃以下）和高倍率 （1h 率以上）放电时电池容量收限于负极，低温大电流放电或受高温影响负极极易发 生钝化，其原因是放电过程中有大量的离子要在很短时间内进入酸液，而形成晶核需 要一些时间，这样在电极表面的呈现过大的饱和度，与正常放电电流密度相比就能够 形成数量多而尺寸小的晶核，使得电极表面变成孔隙小的致密层，阻碍放电反应的继 续进行，类似于部分放电量消耗于这种硫酸铅盐层上。 高温促使负极添加剂的分解或溶解在电解液中而早期损失，使负极绒面铅钝化。 在低温状态，溶解度明显降低，即使放电电流与低温低浓度时相同、放电时产生的速 度不变，但相对于低平衡溶解度来说提高了饱和度。在低温状态，还导致酸液的粘度 增加，导致酸扩散速度下降，增大蓄电池的内阻，高速传质性能变坏。 钝化层厚度与硫酸铅的结晶尺寸、孔隙率和孔径结构有关，即与硫酸铅的溶解度 以及铅电极表面溶液饱和度有关。在低温及电流密度、硫酸浓度高时，使负极表面溶 液饱和度过高，钝化层随之变厚。所以很易造成蓄电池因放电困难而失效。负极板的 钝化表现为既充不进电 也放不出电 。 温度对上述(一)(二)(三)诸因素影响的机理及程度涉及到电化学热力学、电化学 动力学、半导体物理学、金属物理学等方面的理论，仍在进一步研究之中。但高温确 实会使蓄电池中的添加剂氧化失效，引起活性物质脱落，负极钝化使蓄电池早期的容 量衰减速度加快。这种早期容量衰减，将导致铅酸蓄电池寿命缩短，可靠性变差。 （四） 正极板腐蚀 根据化学热力学原理，环境温度过高，铅酸蓄电池放电深度越大，电解液密度越 高，板栅腐蚀越剧烈；储存时间愈长，腐蚀层越厚。伴随着板栅腐蚀而产生板栅变形 拉伸，其结果使板栅抗张强度变小。活性物质脱落，当腐蚀产物变得很厚或板栅变得 相当薄时，板栅电阻增大，使电池容量下降，容量下降 20%蓄电池就算失效了。 如前所述，由于蓄电池是一个电化学容器，对环境温度变化极为敏感，环境温度 既影响蓄电池的寿命也影响蓄电池的容量，这两者是密不可分的。 三、胶体铅酸蓄电池（阀控式铅酸蓄电池）发展 短短几年时间，铅酸蓄电池在太阳能灯具中得到了广泛应用。鉴于 VRLA 铅酸蓄 电池在自然环境下全天候工作而面临的耐候性较差（-20℃~40℃）的问题，成功地开 发出自主知识产权的耐候性较好（-40℃~60℃）的胶体蓄电池,胶体蓄电池也属于阀控 式铅酸蓄电池，胶体铅酸蓄电池采用了富液设计方案，比 VRLA 铅酸蓄电池多加了 20% 的酸液，极群组周围及槽体之间充满凝胶电解质，有较大的热容量和好的散热性。 胶体蓄电池受温度影响较小，能克服以上三种早期容量损失，并具备以下优势： （一）采用特殊的非液非胶电解质，提高装配压力（正极板表面的压力） ，装配 压力 25—60Kp，抑制正极板活性物质的软化脱落。设计合理的控制阀，增加氧气复合， 减少失水，提高电池寿命（在各种环境中可以提高寿命二倍以上） 。 （二）采用特殊的板栅结构（正负板栅质量比 1：0.75） 、工艺手段及材料配方， 有机和无机添加剂。形成微孔结构的板栅，增大了电极与电解质的反应界面，降低接 触电阻，减小了电极的极化，大幅度提高电极的活性物质利用率、提高了充电效率， 增大电池放电和输出功率，有效的成倍延长电池寿命，全面提高电池性能。 （三）正极板栅采用 Pb-Ca-Sn-Al-Sb-Zn-Cd 其中的组合多元合金，负极板栅采 用铅钙锡铝高氢过电位材料板栅和涂膏成型的电极板，容量大、寿命长。铅锡多元合 金集流排，内阻小，耐腐蚀，可经受长期浮充使用，分析纯极电解质，自放电小。 （四）采用新技术、改进板栅材配方，提高抗蠕变及抗腐蚀性能，适当提高 Pb- Ca 合金中的 Sn、Ag 含量，可以提高抗蠕变性能。 （五）采用低阻多孔 PE 隔板，极板设计要给电池壳中留出富液空间，酸液不外 溢、不污染环境、不腐蚀设备机件，可以顺利进行气体阴极吸收。提高极群组的压力， 紧装配，可以延长蓄电池寿命。 （六）电池壳盖采用迷宫式特殊设计的透气阀，和特殊的添加剂，减少了水份的 散失。 （七）采用适当的添加剂，有利于保持负极的正常充电状态，避免负极硫化并减 小负极自放电。所以在保持负极正常充电状态的同时，也降低了正极极化电位，从而 降低了正极板栅的腐蚀速度，利于延长寿命。 光伏发电的发展历史和现状 自从 1954 年第一块实用光伏电池问世以来，太阳光伏发电取得了长足的进步。但 比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。其原因可能是人们对信息的追求特别强烈，而 常规能源还能满足人类对能源的需求。1973 年的石油危机和 90 年代的环境污染问题大 大促进了太阳光伏发电的发展。其发展过程简列如下： 1893 年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应” ，即“光伏效应” 。 1876 年 亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应。 1883 年 制成第一个“硒光电池” ，用作敏感器件。 1930 年 肖特基提出 Cu2O 势垒的“光伏效应”理论。同年，朗格首次提出用 “光伏效应”制造“太阳电池” ，使太阳能变成电能。 1931 年 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液，在阳光下启动了一个电动机。 1932 年 奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池。 1941 年 奥尔在硅上发现光伏效应。 1954 年 恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效 率为 6%。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜， 制成了第一块薄膜太阳电池。 1955 年 吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年，第一个光电 航标灯问世。美国 RCA 研究砷化镓太阳电池。 1957 年 硅太阳电池效率达 8%。 1958 年 太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋 1 号卫星电源。 1959 年 第一个多晶硅太阳电池问世，效率达 5%。 1960 年 硅太阳电池首次实现并网运行。 1962 年 砷化镓太阳电池光电转换效率达 13%。 1969 年 薄膜硫化镉太阳电池效率达 8%。 1972 年 罗非斯基研制出紫光电池，效率达 16%。 1972 年 美国宇航公司背场电池问世。 1973 年 砷化镓太阳电池效率达 15%。 1974 年 COMSAT 研究所提出无反射绒面电池，硅太阳电池效率达 18%。 1975 年 非晶硅太阳电池问世。同年，带硅电池效率达 6%~%。 1976 年 多晶硅太阳电池效率达 10%。 1978 年 美国建成 100kWp 太阳地面光伏电站。 1980 年 单晶硅太阳电池效率达 20%，砷化镓电池达 22.5%，多晶硅电池达 14.5%，硫化镉电池达 9.15%。 1983 年 美国建成 1MWp 光伏电站；冶金硅（外延）电池效率达 11.8%。 1986 年 美国建成 6.5MWp 光伏电站。 1990 年 德国提出“2000 个光伏屋顶计划” ，每个家庭的屋顶装 3~5kWp 光伏电 池。 1995 年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达 32%。 1997 年 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划” ，在 2010 年以前为 100 万 户，每户安装 3~5kWp。光伏电池。有太阳时光伏屋顶向电网供电，电表反转；无太阳 时电网向家庭供电，电表正转。家庭只需交“净电费” 。 1997 年 日本“新阳光计划”提出到 2010 年生产 43 亿 Wp 光伏电池。 1997 年 欧洲联盟计划到 2010 年生产 37 亿 Wp 光伏电池。 1998 年 单晶硅光伏电池效率达 25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶 计划” ，到 2020 年完成。 1998 年已达 200MWp/a；应用范围越来越广，尤其是光伏技术的屋顶计划，为光伏 发电展现了无限光明的前途。1998 年在维也纳第二届全球光伏技术大会上，会议主席 施密特教授指出：“光伏将在 21 世纪上半纪取代原子能而成为全球能源，唯一的问题 是 2030 年还是 2050 年最终实现” 。如果施密特教授的预言得以实现，则太阳能世纪将 在 21 世纪到来。