1、精選太陽(yáng)能電池(同名8464)學(xué)校名稱(chēng)：南春中學(xué)組 長(zhǎng)：錦珩組 員:錦珩 天岳 鄭超 錦生 屈祿 子超 雁濤指導(dǎo)老師： 化學(xué)電池的原理和應(yīng)用學(xué)校名稱(chēng)：南春中學(xué)組 長(zhǎng)：錦珩 組 員：錦珩 天岳 鄭超 錦生 屈祿指導(dǎo)老師： 研究背景：太陽(yáng)能在降低建筑能耗上的作用是不可低估的，相對(duì)其他可再生能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能具有一些特有的優(yōu)勢(shì)，更利于與建筑結(jié)合，應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，因而大力開(kāi)展太陽(yáng)能是我國(guó)乃至全世界開(kāi)展可再生能源、實(shí)現(xiàn)建筑能源管理的重要方向。研究目的：面對(duì)國(guó)際局勢(shì)，遵循可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略，應(yīng)對(duì)能源危機(jī)了解太陽(yáng)能電池的原理與制作工藝，研究簡(jiǎn)單的制作方法便于使用。假設(shè)制造出太陽(yáng)能電池我們就能使太陽(yáng)能得到推廣。研究

2、方法：1.查詢(xún)資料，了解些理論知識(shí)，2.求助于老師，小組成員，一起集思廣義，將所學(xué)到的應(yīng)用其上，3.拆解一些簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能電池，理清他的成分和原理，再與理論相結(jié)合研究成果:對(duì)太陽(yáng)能電池的認(rèn)識(shí)太陽(yáng)能電池的分類(lèi)：晶體硅電池又分為單晶硅和多晶硅、非晶硅薄膜電池、化學(xué)太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池單晶硅太陽(yáng)能電池是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的一種太陽(yáng)能電池，商業(yè)光電轉(zhuǎn)換效 率為16%20% 。原料硅來(lái)源豐富，它的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝已定型, 產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。但用作太陽(yáng)能電池的不是普通的硅，而是99.9999%的高純硅。硅的提純工藝復(fù)雜, 電耗很大, 在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)總本錢(qián)中己超過(guò)了1/2。另外，目前冶煉的

3、時(shí)候多用煤炭作為燃料，且用改良西門(mén)子法提純硅時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的硅氯化合物，如果處理不當(dāng)，將會(huì)造成很大的污染，這種情形在中國(guó)尤其嚴(yán)重。多晶硅太陽(yáng)能電池使用的多晶硅材料, 多半是含有大量單晶顆粒的集合體, 或用廢次單晶硅料和冶金級(jí)硅材料熔化澆鑄而成。因此本錢(qián)相對(duì)單晶硅來(lái)說(shuō)要小，污染也降低了，但隨之而來(lái)效率也降低了，商業(yè)轉(zhuǎn)換效率大概在12%13% 。太陽(yáng)能電池原理太陽(yáng)能發(fā)電方式太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光熱電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電直接轉(zhuǎn)換方式。1 光熱電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱

4、電轉(zhuǎn)換過(guò)程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而本錢(qián)很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴510倍.一座1000MW的太陽(yáng)能熱電站需要投資2025億美元，平均1kW的投資為20002500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。2 光電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光電轉(zhuǎn)換的根本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)

5、或并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比擬大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶(hù)用的太陽(yáng)能電池組，這是其他電源無(wú)法比擬的 太陽(yáng)能電池的歷史1954年Bell實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一個(gè)單晶硅太陽(yáng)能電池，效率為6%。自此開(kāi)啟了太陽(yáng)能電池的新紀(jì)元。硅系太陽(yáng)能電池已從單晶，多晶硅開(kāi)展到非晶硅，從塊狀開(kāi)展到薄膜，實(shí)現(xiàn)第一代到第二代的的轉(zhuǎn)換。20世紀(jì)后期，各種化合物薄膜電池興起，呈現(xiàn)

6、欣欣向榮的局面。碲化鎘，砷化鎵，銅銦鎵硒如雨后春筍般地登上舞臺(tái)。有機(jī)物薄膜電池也不甘寂寞，在寂靜了數(shù)年之后也煥發(fā)出勃勃生氣。太陽(yáng)能能源在中國(guó)建筑中的利用我國(guó)的第一幢被動(dòng)式太陽(yáng)房建成于1977年，地點(diǎn)在甘肅省民勤縣，是一棟南窗直接受益結(jié)合實(shí)體集熱蓄熱墻的組合式太陽(yáng)房。在20世紀(jì)80年代初，又通過(guò)國(guó)際合作工程，如中德新能源村、聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)署支持的甘肅太陽(yáng)能采暖降溫研究基地的建立使太陽(yáng)房得到進(jìn)一步開(kāi)展。在“六五、“七五、“八五，包括到“十一五期間，國(guó)家科技攻關(guān)方案中都列入了太陽(yáng)能建筑工程，取得了一系列成效。當(dāng)前，我國(guó)被動(dòng)式太陽(yáng)房已進(jìn)入規(guī)模普及階段。由群體太陽(yáng)能建筑向太陽(yáng)能住宅小區(qū)、太陽(yáng)村、太陽(yáng)城開(kāi)展。

7、特別是常規(guī)能源相對(duì)缺乏、經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后、環(huán)境污染比擬嚴(yán)重的西部地區(qū)，開(kāi)展速度更為迅速，有的地區(qū)年平均遞增率達(dá)15%。各地還制定了包括推廣太陽(yáng)能建筑的陽(yáng)光方案，如投資額達(dá)4.28億元的蘭州市“陽(yáng)光方案，甘肅省臨夏市建成了占地9.8公頃、建筑面積9.2萬(wàn)擴(kuò)的太陽(yáng)能小區(qū)，以及西藏方案投資900萬(wàn)元資助新建太陽(yáng)房27萬(wàn)平方米等大型工程工程。另外，我國(guó)首座全太陽(yáng)能建筑已在北京落成，其占地8000平方米。該全太陽(yáng)能建筑，主體建筑室內(nèi)的洗浴、供熱、供電等所有能源都由太陽(yáng)能來(lái)提供。太陽(yáng)能新村建筑南墻、屋頂坡面等位置都安裝著數(shù)個(gè)太陽(yáng)能集熱器。這些集熱器在夏季可為空調(diào)設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)熱源，在冬季可為采暖提供保障。此外，

8、建筑內(nèi)還安裝了全國(guó)最大的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，投入運(yùn)營(yíng)后可提供50千瓦的電力，滿(mǎn)足日常用電所需。該工程是奧運(yùn)場(chǎng)館的試驗(yàn)性建筑，并且今年我國(guó)奧運(yùn)場(chǎng)館的局部工程也將使用太陽(yáng)能技術(shù)。當(dāng)然，我國(guó)太陽(yáng)能建筑開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中也存在一定的問(wèn)題，與國(guó)外太陽(yáng)能利用比擬成功的國(guó)家相比，還存在很大的缺乏，如人們對(duì)太陽(yáng)能利用認(rèn)識(shí)不高，開(kāi)發(fā)商缺少積極性，而對(duì)于已建的一些太陽(yáng)房由于檔次太低，功能單一，重社會(huì)效益，輕經(jīng)濟(jì)效益，形成缺錢(qián)的建不起、有錢(qián)的不愿建的局面。另外，太陽(yáng)能熱水器到處亂裝，與建筑缺乏統(tǒng)一性，破壞建筑外觀也是太陽(yáng)能利用中的一個(gè)很大的問(wèn)題。針對(duì)目前存在的問(wèn)題，今后我國(guó)開(kāi)展太陽(yáng)能建筑應(yīng)注意以下幾點(diǎn):一、加強(qiáng)宣傳，提高

9、人們對(duì)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能和其它可再生能源重要性的認(rèn)識(shí)。由主管部門(mén)負(fù)責(zé)組織實(shí)施及提供技術(shù)支持，充分利用現(xiàn)有的科研成果，加快太陽(yáng)房開(kāi)展步伐。二、開(kāi)展多層次多功能太陽(yáng)房，以滿(mǎn)足不同的需要。高檔太陽(yáng)房具有采暖、空調(diào)、供熱水和供電等功能；中檔太陽(yáng)房可以用燃油爐和電暖器作為輔助熱源，與太陽(yáng)能互補(bǔ)；低檔太陽(yáng)房采用被動(dòng)太陽(yáng)房，再增加一套太陽(yáng)能熱水器。對(duì)于新建建筑，解決的方法是預(yù)先將太陽(yáng)能裝置的布置考慮到建筑設(shè)計(jì)中去，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑的一體化。對(duì)于既有建筑，要考慮利用建筑的既有設(shè)施，進(jìn)行改造，到達(dá)節(jié)能的目的。目前，在江蘇，浙江，安徽，山東和北京等地已有一些太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)廠商主動(dòng)聯(lián)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖO(shè)計(jì)院進(jìn)行太陽(yáng)熱水器

10、與小區(qū)住宅一體化設(shè)計(jì)的試點(diǎn)和示范,取得了較好的效果。太陽(yáng)能電池的未來(lái)太陽(yáng)能電池具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，即本錢(qián)非常低廉，材料來(lái)源豐富，工藝簡(jiǎn)單，可用印刷的方法大幅度降低本錢(qián)；柔韌性好，可用于一些曲面物體。不過(guò)目前效率較低，壽命較短，技術(shù)還很不成熟，離商業(yè)化還有一段路程要走。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，相信效率和壽命問(wèn)題會(huì)得到解決，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將會(huì)成為民用市場(chǎng)的主導(dǎo)。目前，全球太陽(yáng)能電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈，歐洲和日本領(lǐng)先的格局已被打破。盡管主要的銷(xiāo)售市場(chǎng)在歐洲，但太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)重鎮(zhèn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到亞洲。在世界光伏市場(chǎng)的強(qiáng)力拉動(dòng)下，中國(guó)太陽(yáng)能電池制造業(yè)通過(guò)引進(jìn)、消吸收和再創(chuàng)新，獲得了長(zhǎng)足的開(kāi)展。中國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展大致可分為三個(gè)階段。第一階段為1984年以后的研究開(kāi)發(fā)時(shí)期；之后迎來(lái)了2001年以后的產(chǎn)業(yè)形成時(shí)期，第二階段也是尚德等太陽(yáng)能電池廠商開(kāi)始創(chuàng)業(yè)的時(shí)期；2023年至今的第三階段是中國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的快速開(kāi)展時(shí)期。得益于國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能等新能源產(chǎn)業(yè)的政策、資金支持，2023年太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅速，在世界10大太陽(yáng)能電池生產(chǎn)商中有4家是中國(guó)企業(yè)。中國(guó)已在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)制造方面取得重要地位，也將成為使用太陽(yáng)能的大市場(chǎng)。近年來(lái)國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了太陽(yáng)能屋頂方案、金太陽(yáng)工程等諸多補(bǔ)貼扶持政策，在政策的支持下中國(guó)有望像美國(guó)一樣，啟動(dòng)一