1、 太阳能电池及光伏发电原理 1 引 言 随着全球经济的快速发展，人类对能源的需求量持续增加，化石燃料的大量使用， 导致了能源的迅速短缺、环境污染日益加剧，全球面临着一个严峻的问题：能源问题已 经成为经济发展的热点和难点。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问 题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划” ， 开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可 再生能源。 在国际光伏市场巨大潜力的推动下， 各国的太阳能电池制造业争相投入巨资， 扩大生产，以争一席之地。 目前，全球太阳能电池市场竞争激烈，欧洲和日本领先的格局已被打破
2、。尽管主要 的销售市场在欧洲，但太阳能电池的生产重镇已经转移到亚洲。2010 年，在光伏市场 带动下，全球光伏电池产量持续增长。 在世界光伏市场的强力拉动下，中国太阳能电池制造业通过引进、消化、吸收和再 创新，获得了长足的发展。中国太阳能电池产业的发展大致可分为三个阶段。第一阶段 为 1984 年以后的研究开发时期；之后迎来了 2001 年以后的产业形成时期，第二阶段也 是尚德等太阳能电池厂商开始创业的时期；2005 年至今的第三阶段是中国太阳能电池 产业的快速发展时期。 得益于国家对太阳能等新能源产业的政策、资金支持，2010 年太阳能电池产业增 长迅速，在世界 10 大太阳能电池生产商中有
3、 4 家是中国企业。 中国已在太阳能电池生产制造方面取得重要地位，也将成为使用太阳能的大市场。 近年来国家陆续出台了太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策，在政策的支 持下中国有望像美国一样，启动一个巨大的市场。 2 一、太阳能电池及光伏发电原理 早在 1839 年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导体材料的不 同部位之间产生电位差。 这种现象后来被称为 “光生伏打效应” ， 简称 “光伏效应” 。 1954 年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞 生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。太阳电池工作原理的基础是半导体 P
4、N 结的光生伏打效应，就是当物体受到光照时，物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。即当太阳光或其他光照射半导体的 PN 结时，就会在 PN 结 的两边出现电压，叫做光生电压，使 PN 结短路，就会产生电流。 太阳能电池是利用光伏效应将其所吸收的能量转换为电能的器件,也称光伏电池. 太阳电池是太阳能开发和利用的主要方向.光伏是一个朝阳的产业.太阳光照在半导体 p-n 结上，形成新的空穴-电子对，在 p-n 结电场的作用下，光生空穴由 n 区流向 p 区， 光生电子由 p 区流向 n 区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作 原理。 太阳能绿色能源太阳能发电有两种方式，一种是光热电转换方式，另一种 是光电直接转换方式。 1.1 光热电转换 光热电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电， 一般是由太阳能集热器将 所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。目前只能小规模地应用于特殊的 场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。 1.2 光电直接转换 光电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直
