太阳能光伏电池性能开发及应用与研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 22 日 作者简介:李力聪(1983),女,汉族,河北邢台人,大专,晶澳太阳能有限公司,高级工程师,主要工作为技术研发。-95-太阳能光伏电池性能开发及应用与研究 李力聪 晶澳太阳能有限公司,河北 邢台 055550 摘要:摘要:太阳能光伏电池技术是一项关键的清洁能源技术,具有显著的环保和能源可持续性潜力。它通过将太阳能转化为电能,减少对有限化石燃料的依赖,降低碳排放,为全球能源供应体系的可持续性和环保性提供了新的可能性。在面对不断增长的能源需求、气候变化和环境保护压力的背景下,太阳能光伏电池技术的研究和应用变得至关重要。太阳能光
2、伏电池技术的研究和应用在能源、环境和社会可持续性方面具有重要意义。随着技术的不断进步和市场机会的扩展,太阳能光伏电池技术有望成为清洁能源领域的关键驱动力,为可持续未来提供更清洁和可再生的能源。关键词:关键词:太阳能光伏电池;可再生能源;清洁能源;可持续能源 中图分类号:中图分类号:TK51 0 引言 随着全球能源需求不断增长和能源资源的有限性,太阳能光伏技术逐渐崭露头角,成为解决未来能源危机的一个关键领域。太阳能光伏电池作为可再生能源的前沿代表,具有广阔的应用前景,旨在减轻对传统化石燃料的依赖,减少温室气体排放,以及推动清洁能源的可持续发展。本论文致力于探讨太阳能光伏电池性能的开发与应用,深入
3、研究和探讨其对可再生能源产业和能源系统的影响。本论文的主要目的在于深入研究太阳能光伏电池性能的开发和应用,探讨如何提高光伏电池的效率、稳定性,以及降低其成本,以满足日益增长的能源需求。通过对太阳能光伏电池的性能开发进行深入分析,本研究旨在为清洁能源产业的进一步发展提供重要的理论和实践支持。1 太阳能光伏技术的历史与发展 太阳能光伏技术,作为一种以太阳能为能源的电力发电技术,具有悠久的历史,其发展轨迹令人瞩目。其历史可以追溯到 19 世纪初,当时英国物理学家A.E.Becquerel 首次发现了光电效应,为后来的光伏研究奠定了基础。然而,太阳能光伏技术直到 20 世纪中期才真正开始蓬勃发展。20
4、 世纪 50 年代,贝尔实验室的科学家发明了最早的光伏电池,这些电池基于硅材料。这一突破性发现标志着太阳能光伏技术进入了实际应用的阶段。虽然当时的太阳能电池效率相对较低,但它们被广泛用于太空探索任务,例如 1958 年美国首颗太阳能发电卫星先驱 1 号的成功发射。随着时间的推移,太阳能光伏技术不断改进1。20 世纪 70 年代,美国和其他国家开始进行广泛的研究,以提高太阳能电池的效率和稳定性。这一时期还见证了太阳能电池的商业化应用,尤其是在远程地区和航空航天领域。1980 年代初,多晶硅太阳能电池的生产规模不断扩大,太阳能光伏技术成本逐渐下降。此外,新材料的研究和开发进一步推动了太阳能电池的性
5、能提升。这一时期,德国率先推出了太阳能电池发展的政策支持措施,为全球太阳能光伏市场的快速增长奠定了基础2。21 世纪初,太阳能光伏技术取得了显著的进展。单晶硅和多晶硅电池的效率不断提高,同时薄膜太阳能电池等新型技术也开始崭露头角。政府和私营部门的投资激发了更多的创新,促使太阳能光伏技术不断演进,以适应各种应用领域,从家庭屋顶到大规模的太阳能发电场3。现如今太阳能光伏技术已经成为可再生能源领域的主要力量之一。它在减少对有限的化石燃料资源的依赖、减少环境污染和缓解气候变化方面发挥了重要作用。太阳能光伏技术的不断发展和成熟为人类提供了清洁、可持续的能源解决方案,对全球能源未来具有巨大的潜力。2 不同
6、类型的太阳能光伏电池 2.1 单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池是最早被广泛采用的光伏电池中国科技期刊数据库 工业 A-96-类型之一。它们制作自高纯度的单晶硅材料,这种材料具有相对均匀的晶格结构,因此电子在其中更容易流动。这使得单晶硅电池具有相对高的效率和稳定性,适合长期使用。这种类型的电池通常被用于屋顶安装、太阳能电池板和太阳能电池场等应用,其性能在低光条件下尤为出色。2.2 多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池是另一种常见的硅基太阳能电池类型。它们的制造过程相对简单,因为多晶硅材料的晶格不太规则,这降低了制造成本。然而,多晶硅电池的效率通常略低于单晶硅电池,这是由于电子在材料中的运动路径较
7、长,导致一些电子损失。尽管如此,多晶硅太阳能电池在大规模应用和太阳能电池板制造领域具有竞争力,因为它们的成本较低,而效率已经在不断提高。2.3 薄膜太阳能电池 薄膜太阳能电池采用薄膜材料,如铜铟镓硒(CIGS)、铟镉硫(CIS)或非晶硅(a-Si)来制造。它们相对轻薄,适用于柔性和大面积应用,如太阳能电池贴片、充电器等。薄膜太阳能电池的制造成本较低,而且它们在低光条件下性能出色。然而,它们的寿命可能较短,需要更频繁的维护和更大的面积来获得相同的功率输出4。2.4 有机太阳能电池 有机太阳能电池采用有机聚合物材料来捕捉太阳能。这种类型的电池通常制备成薄膜,具有柔性和轻便的特点。然而,它们的效率通
8、常较低,因此更适用于低功耗设备、可穿戴设备和柔性电子。有机太阳能电池具有制备成本较低、生态友好的潜力,但其稳定性和寿命仍然需要进一步改进。2.5 钙钛矿太阳能电池 钙钛矿太阳能电池是一种新兴的太阳能电池技术,其效率迅速提高。它们由钙钛矿材料构成,这些材料具有高吸收率,因此能够在较低的成本下捕获更多太阳能。钙钛矿太阳能电池的性能已经取得了重大突破,适用于户外设备、充电器以及家庭屋顶太阳能系统等应用领域。2.6 多结太阳能电池 多结太阳能电池采用不同材料层叠组成多层结构,以增加光电转换效率。这些电池在太空探索和高效能源系统中有重要应用。它们能够捕获更宽的光谱范围,从紫外线到红外线,因此在高光照条件
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