太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
太阳能电池发电历史
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：
1839年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应”，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。
中国光伏发电产业的发展
中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展。
2007年，中国光伏电池产量首次超过德国和日本，居世界第一位。2008年的产量继续提高，达到了200万千瓦。近5年来，中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍，光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年1.07％增长到2008年的近15％。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从3年前的13％-14％提高到16％-17％。
因美国次贷问题而引发的金融危机，从华尔街迅速向全球蔓延，致使部分金融机构轰然倒塌，证券市场持续低迷，石油价格大幅下滑。中国光伏发电产业近年发展迅速，成为政府重视、股市活跃、风投青睐、各行各业蜂涌相聚的世界太阳谷。由于设备、原料和市场三头在外，它对美国、欧洲和日本等国际市场存在很大依存度。随着这场金融危机特别是国际油价的大幅下挫，对中国光伏发电业的投资资金、出口订单等方面产生重大影响，但金融危机对光伏产业的巨大影响一定会在未来的某个时间得到消化。长远来看，世界光伏市场的政策推动力依然存在，光伏产业的市场成长依然强劲。
注：更多资料，请参考光电新闻网，里面有太阳能光伏频道专讲的
光伏材料又称太阳电池材料，是指能将太阳能直接转换成电能的材料。光伏材料能产生电流是因为光生伏特效应，即如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型矽和N型矽中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。
基本介绍中文名 ：光伏材料 外文名 ：solar cell materials 学科 ：材料工程 领域 ：工程技术 简介,光伏发电,分类,材料分类,套用分类,材料特性,光伏材料的工作原理, 简介 光伏材料是指能将太阳能直接转换成电能的材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶矽、多晶矽、非晶矽、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶矽、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶矽、多晶矽、非晶矽。其他尚处于开发阶段。致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模套用创造条件。 光伏发电 光伏材料能产生电流是因为光生伏特效应，即如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型矽和N型矽中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在矽片的两边加上电极并接入电压表。对晶体矽太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。 分类 材料分类 可做太阳电池材料的材料有单晶矽、多晶矽、非晶矽、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。 套用分类 用于空间的有单晶矽、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶矽、多晶矽、非晶矽。其他尚处于开发阶段。 致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模套用创造条件。 材料特性 （1）单晶矽太阳能电池 单晶矽太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶矽一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。 （2）多晶矽太阳能电池 多晶矽太阳电池的制作工艺与单晶矽太阳电池差不多，但是多晶矽太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右 。 从制作成本上来讲，比单晶矽太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶矽太阳能电池的使用寿命也要比单晶矽太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶矽太阳能电池还略好。 （3）非晶矽太阳能电池 非晶矽太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶矽和多晶矽太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，矽材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶矽太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。 （4）多元化合物太阳能电池 多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a) 硫化镉太阳能电池b) 砷化镓太阳能电池c) 铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池) Cu(In, Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差）多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。以它为基础可以设计出光电转换效率比矽薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池，未发现有光辐射引致性能衰退效应（SWE），其光电转化效率比商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。 光伏材料的工作原理 “光伏发电”是将太阳光能直接转换为电能的一种发电形式。1839年，法国科学家贝克勒尔(A．E．Becqure1)首先发现了“光生伏打效应(Photovoltaic Effect)”。然而，第一个实用单晶矽光伏电池(Solar Cel1)直到一个多世纪后的1954年才在美国贝尔实验室研制成功。20世纪70年代中后期开始，光伏电池技术不断完善，成本不断降低，带动了光伏产业的蓬勃发展。光伏发电原理如图1所示。PN结两侧因多数载流子(N 区中的电子和P区中的空穴)向对方的扩散而形宽度很窄的空间电荷区w，建立自建电场Ei。它对两边多数载流子是势垒，阻挡其继续向对方扩散；但它对两边的少数载流子(N 区中的空穴和P区中的电子)却有牵引作用，能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时，少数载流子极少，难以构成电流和输出电能。但是，如图la、b所示，光伏电池受到太阳光子的冲击，在光伏电池内部产生大量处于非平衡状态的电子一空穴对，其中的光生非平衡少数载流子(即N 区中的非平衡空穴和P区中的非平衡电子)可以被内建电场Ei牵引到对方区域，然后在光伏电池中的PN结中产生光生电场EPV一当接通外电路时，即可流出电流，输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起，构成光伏电池组件，便会在太阳能的作用下输出功率足够大的电能。
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