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光伏发电系统及其发展历程

【摘要】:早期的光伏电池,其光电能量转换效率很低,生产成本高昂。1954年,美国贝尔实验室第一次做出了光—电转换效率为6%的实用型单晶硅光伏电池。如果再对多晶硅的基材进行掺杂处理就可制成非晶硅光伏电池。1976年,非晶硅光伏电池首次被研制成功。目前,全世界非晶硅光伏电池的年生产能力已远超50MW,其生产成本也大幅降低。迄今,应用较广泛的光伏电池主要有两类:多晶硅光伏电池和非晶硅光伏薄膜电池。

众所周知,半导体PN结器件在阳光的照射下能产生电动势,这类光电器件又被称为“光伏电池”(Solar Cell)。早期的光伏电池,其光电能量转换效率很低,生产成本高昂。1954年,美国贝尔实验室第一次做出了光—电转换效率为6%的实用型单晶硅光伏电池。此后,经过研究者多年的不懈努力,现在的单晶硅光伏电池在实验室中的光—电转换效率已经达到了24.7%,小批量的商用量产件最高也可达到18%。国内外的一些大公司也已建立了年产量达几十兆瓦的生产线。如果将高纯硅不是拉成单晶而是熔化后浇灌成正方形的硅锭,再通过切割,加工成薄片,可制作成多晶硅的光伏电池。多晶硅材料构成的光伏电池,其加工成本与单晶硅光伏电池相比要低些,但其转换效率也比单晶硅构成的光伏电池要低,最高达10%~15%。如果再对多晶硅的基材进行掺杂处理就可制成非晶硅光伏电池。1976年,非晶硅光伏电池首次被研制成功。1980年,开始被商品化,并实现了工业化生产。目前,全世界非晶硅光伏电池的年生产能力已远超50MW,其生产成本也大幅降低。如今的光伏电池应用非常广泛,从多种电子消费品,如手表、计算器、玩具到用户电源甚至光伏电站,都能看到光伏电池的大量应用。迄今,应用较广泛的光伏电池主要有两类:多晶硅光伏电池和非晶硅光伏薄膜电池。非晶硅光伏薄膜电池最大的特点是既能充分吸收太阳光又可节省大量高纯硅材料。此外,光伏薄膜组件还可以通过特定的工艺加工成半透明状,用于门窗或天窗、幕墙、瓦片等,作为新型节能的建筑材料使用。