1、能源概述太阳能电池的原理太阳能电池的应用太阳能电池的发展2013112004 邹巧琳 化学工程 能源概述能源的重要性化石燃料带来的环境问题资源枯竭问题中国需要大力发展太阳能电池能源的重要性能源的重要性能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中具有特别重要的战略地位。能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转。现代化程度越高的城市对能源的依赖越强，因为能源在维系以下重要功能：照明、交通、餐饮、供暖、降温、自动化管理系统。化石燃料带来的环境问题化石燃料带来的环境问题农业农业森林森林桥梁桥梁文物文物人体健康人体健康酸雨现象大气污染水质污染资源枯竭问题从探明的储量分析，现在地球上 的石油、天然
2、气和煤炭的总储量 分别为：石油1万亿桶 天然气120万亿立方米 煤炭1万亿吨 按照目前全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供 人类使用的时间大约还有：石油 45-50年 天然气 50-60年 煤炭 200-220年 中国需要大力发展太阳能电池太阳能电池基本原理 太阳能电池也叫光伏电池，其发电过程主要有三个过程。第一，半导体材料吸收光能产生出非平衡的电子-空穴对或偶极子。第二，非平衡电子和空穴从产生处向势场区运动，这种运动可以是扩散运动，也可以是漂移运动 第三，非平衡电子和空穴在势场的作用下向相反的方向运动而分离。太阳能电池的应用l军事领域、航天领域l 农业l通信l民用及公用设施l发电设备
3、 太阳能充电站位于西班牙的欧洲最大太阳能电厂太阳能屋 太阳能路灯太阳能游艇太阳能电池和设施农业大棚结合太阳能用于卫星第一架载人太阳能飞机太阳能电池的发展第一代光伏电池即单晶体硅光伏电池第二代太阳能电池薄膜型太阳能电池第三代太阳能电池超高级太阳能电池A，聚光太阳能（CPV）B，聚合物多层修饰电极型太阳能电池 C，纳米晶化学太阳能电池 1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，效率为4%，于1958年应用到美国的先锋1号人造卫星上。太阳能电池逐渐由航天等特殊的用电场合进入到地面应用中。一个4KW的屋顶家用光伏系统可以满足普通家庭的用电需要，每年少排放的CO2的数量相当于一辆家庭轿
4、车的年排放量。由于材料、结构、工艺等方面的不断改进，现在太阳能电池的价格不到20世纪70年代的1%。预期10年内太阳能电池能源在美国、日本和欧洲的发电成本将可与火力发电竞争。目前，年均增长率35%，是能源技术领域发展最快的行业。阳极：染料敏化半导体薄膜染料敏化半导体薄膜 TiO2、染料染料阴极：镀铂的导电玻璃镀铂的导电玻璃电解质：I3-/I-色素敏化光化学太阳能电池色素敏化光化学太阳能电池（DSSCs）电池结构1991年，瑞士Grtzel M.以较低的成本得到了7%的光电转化效率。1998年，采用固体有机空穴传输材料的全固态DSSCs电池研制成功，其单色光电转换效率达到33%，从而引 起了全世
5、界的关注。目前，DSSCs的光电转化效率已能稳定在10以上，寿命能达 1520年，且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/51/10。DSSCs研究进展研究进展Bach U,Lupo D,Comte P,et al.Nat ure,1998,395:583 ORegan B.and Grtzel M.,Nature,1991,353,737740u太阳能电池在太阳能电池在航天技术航天技术发展中有着不可替代的作用。由发展中有着不可替代的作用。由于材料与器材结构的研究与开发于材料与器材结构的研究与开发,太阳电能池的太阳电能池的地面地面应用应用的潜在能力得到了发挥。的潜在能力得到了发挥。u从微观上认识光伏
6、太阳能电池的从微观上认识光伏太阳能电池的本质本质，开展原位表征和，开展原位表征和超快时间分辨技术研究光生电子的超快时间分辨技术研究光生电子的迁移传输规律迁移传输规律，为人们，为人们设计较高光电转换效率的半导体材料及染料敏化剂提供设计较高光电转换效率的半导体材料及染料敏化剂提供理理论指导论指导。u太阳能的开发利用是人类进入太阳能的开发利用是人类进入21世纪必须解决的世纪必须解决的难题难题。太阳能电池作为太阳能电池作为清洁清洁太阳能转换装置将有利于缓解世界的太阳能转换装置将有利于缓解世界的能源危机和环境污染问题。太阳能电池的研究有着重要的能源危机和环境污染问题。太阳能电池的研究有着重要的意义。意义。小 结参考文献：1.S.Gnes,H.Neugebauer,N.S.Sariciftci,Chem.Rev.2007,107,1324.2.Acc.Chem.Res.2009,42(11).(The special issue on organic photovoltaics)
