1、一.能源危機與新能源 人類生存發展離不開對自然能源的應用，人類社會發人類生存發展離不開對自然能源的應用，人類社會發展壯大的同時消耗了大量能源。在一直被利用的傳統能展壯大的同時消耗了大量能源。在一直被利用的傳統能源逐漸被消耗，未來幾十年以后世界將面臨著傳統不可源逐漸被消耗，未來幾十年以后世界將面臨著傳統不可再生能源的枯竭，由此將會產生世界范圍內的能源危機，再生能源的枯竭，由此將會產生世界范圍內的能源危機，探索和發掘新能源成了人類所面臨新的嚴峻課題。探索和發掘新能源成了人類所面臨新的嚴峻課題。 新能源（新能源（new energy sources）是指傳統能源之）是指傳統能源之外的各種能源形式。它

2、的各種形式大都是直接或者間接外的各種能源形式。它的各種形式大都是直接或者間接地來自于太陽或地球內部深處所產生的熱能。地來自于太陽或地球內部深處所產生的熱能。新能源的分類新能源的分類目前，能被人類利用的新能源有：太陽能、風能、生物質能、地熱能、目前，能被人類利用的新能源有：太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能、氫能、天然氣水合物等等。海洋能、氫能、天然氣水合物等等。1.太陽能太陽能太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。盡管太陽輻太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約為射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約為3.75

3、1026 W）的）的22億億分之一，但已高達分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于量就相當于500萬噸煤萬噸煤2.風能風能太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產生溫差，從而引起大太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2轉轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74109MW，其中可利用的風能為其中可利用的風能為210

4、7MW，比地球上可開發利用的水能總量還要，比地球上可開發利用的水能總量還要大大10倍。倍。3.生物質能生物質能生物質是指由光合作用而產生的各種有機體。生物能是太生物質是指由光合作用而產生的各種有機體。生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合生物質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的，它是貯存作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規的的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉

5、化成常規的固態、液態和氣態燃料。固態、液態和氣態燃料。4.地熱能地熱能 人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘干谷物等。但真正認識地熱資源并進行較大規模的開發利干谷物等。但真正認識地熱資源并進行較大規模的開發利用卻是始于用卻是始于20世紀中葉。地熱能的利用可分為地熱發電和世紀中葉。地熱能的利用可分為地熱發電和直接利用兩大類。直接利用兩大類。 地熱能是來自地球深處的可再生熱能。地熱能是來自地球深處的可再生熱能。太陽能新能源的主流太陽能新

6、能源的主流 從開發和使用領域上，石油、煤礦等資源將加速減從開發和使用領域上，石油、煤礦等資源將加速減少，核能與太陽能即將成為主要能源。少，核能與太陽能即將成為主要能源。 太太 陽能優點陽能優點 取之不盡、用之不竭、無污染、可再生取之不盡、用之不竭、無污染、可再生 太陽以輻射的形式照射到地面上的能量稱為太陽能。太陽以輻射的形式照射到地面上的能量稱為太陽能。太陽通過發射光的形式，將自身的熱量穿過宇宙空間太陽通過發射光的形式，將自身的熱量穿過宇宙空間傳到地球上，使萬物的以生長。每年地球所接受的光傳到地球上，使萬物的以生長。每年地球所接受的光輻射相當于輻射相當于173萬億千瓦。太陽每年照射到我地面上萬

7、億千瓦。太陽每年照射到我地面上的能量，相當于的能量，相當于1萬萬2千億噸標準煤所具有的能量，或千億噸標準煤所具有的能量，或相當于相當于10萬個萬個1200萬千瓦功率的發電站在一年里所萬千瓦功率的發電站在一年里所發電量的總和。發電量的總和。太陽能利用1.太陽能轉化為熱能舉例：太陽能熱水器，太陽灶等2.太陽能轉化為電能太陽能電池 太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置直接把光能轉化成電能的裝置 。一、太陽能電池的特點一、太陽能電池的特點一種大有前途的新型電源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點具有永久性、清潔性

8、和靈活性三大優點 。太陽能電池壽命長。太陽能電池壽命長。太陽能發電與火力發電、核能發電相比，太陽能電池太陽能發電與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境污染，太陽能電池可以大中小并舉，大不會引起環境污染，太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到家用的太陽能電池組，到百萬千瓦的中型電站，小到家用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。這是其它電源無法比擬的。光光電直接轉換方式電直接轉換方式光光電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光輻射能直接轉換成電能，光電轉換的基本裝置就是電轉換的基本裝置就是太陽能電池。

9、太陽能電池。太陽能電池分類一、晶體硅 1、單晶 2、多晶二、非晶硅 1、單結 2、多結（雙結、多結） 3、柔性三、微晶 界于晶體和非晶之間，雙結電池也有作成一結使用非晶硅，另一結使用微晶，吸收光譜不同，效率更高四、化合物 銅銦錫、砷化鉀等非晶硅薄膜太陽能電池非晶硅薄膜太陽能電池非晶硅薄膜太陽能電池的原料主要是特氣硅烷，傳統太陽非晶硅薄膜太陽能電池的原料主要是特氣硅烷，傳統太陽能電池主要原料是硅，而硅的供應緊缺成為許多太陽能廠能電池主要原料是硅，而硅的供應緊缺成為許多太陽能廠商投資非晶硅薄膜太陽能電池的重要原因。商投資非晶硅薄膜太陽能電池的重要原因。非晶硅薄膜太陽能電池在生產中的成本低。多晶硅的

10、成本非晶硅薄膜太陽能電池在生產中的成本低。多晶硅的成本約占整個太陽能發電系統成本的約占整個太陽能發電系統成本的70%。而多晶硅原材料在。而多晶硅原材料在國際市場價格上漲，持續保護高位。成本每公斤國際市場價格上漲，持續保護高位。成本每公斤30美元的美元的多晶硅原材料在零售市場上賣到每公斤多晶硅原材料在零售市場上賣到每公斤300美元。美元。非晶硅薄膜太陽能電池可以作為大型建筑物的太陽能鑲嵌非晶硅薄膜太陽能電池可以作為大型建筑物的太陽能鑲嵌板，非晶硅半透明太陽能電池其獨有的半透明特性，可以板，非晶硅半透明太陽能電池其獨有的半透明特性，可以用作建筑的幕墻、天窗、用作建筑的幕墻、天窗、BIPV、觀景窗，

11、、觀景窗， 從而實現光伏從而實現光伏發電、采光和建筑的一體化，透明率達到發電、采光和建筑的一體化，透明率達到30。非晶硅薄膜太陽能電池的優點非晶硅薄膜太陽能電池的優點低成本低成本大面積自動化生產（大面積自動化生產（12451245* *635MM635MM）高溫性好高溫性好弱光響應好弱光響應好( (充電效率高充電效率高) )其他其他電 池 各 層 的 制 備透明導電層：在玻璃上采用物理氣象沉積技術鍍上一層二氧化錫的導電薄層（導電玻璃的膜面）鍍完透明導電層后的玻璃叫導電玻璃（TCO）非晶硅（PIN）層：利用等離子體增強化學氣象沉積（PECVD）技術依次以不同的氣體配比沉積P型半導體層，I型半導體

12、層，N型半導體層。制備P-I-N結，P層是純Si層（本征半導體層參雜3價元素如硼等），I層是本征半導體層為純硅沒有參雜其他元素，N層是純Si層(參雜5價元素如磷）。即特氣P層（硅烷+硼烷），I層(硅烷），N層（硅烷+磷烷）背電極層：采用物理氣象沉積技術(PVD)鍍上一層反光性能好導電性能好金屬層。三道激光線分別是3次激光所刻劃，一次激光采用波長為1024nm的光刻劃透明導電層，二次激光刻劃PIN層，三次激光刻劃PIN層與背電極層邊緣處理以后在電池正負極焊接鋁帶和接線盒引出電流。電池內部構造與光路系統太陽能電池的工作原理 太陽能電池的PIN層在太陽光照作用下，P層與N層之間產生光生電動勢（電壓），I層產生光生電流。即叫做光生伏特效應或者光生電流效應。PIN結就是三種不同的半導體材料，即P-SiI-Si和N-Si。P層就是P型半導體，I層就是純Si半導體沒有任何的參雜即本征半導體層，N層就是N型半導體材料層。PIN層的介紹半導體材料的導電是由電子和空穴兩種載流子的定向運動產生的。三種半導體：1. P型半導體：空穴數大于電子數，導電方式空穴導電2.N型半導體：電子數大于空穴數，導電方式電子導電3.本征半導體：即電子數等于空穴數光生伏特效應當P型半導體與N型半導體結合在一起時，形成P-N結，由于多數載流子的擴散，形成了空間電荷區，并且形成了一個不斷增強的從N型