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　　太阳能光伏发电材料太阳能光伏发电技术是集半导体材料、电力电子技术、现代控制技、蓄电池技术及电力工程技术于一体的综合性技术是当今新能源领域发电领域的一个研究热点太阳能光伏发电材料。随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，以石油、天然气和煤炭等为主的化石能源正在逐步消化，能源危机成为世界各国正在面临的课题。与此同时，化石能源造成的环境污染和生态失衡等一系列问题也成为制约社会经济发展甚至威胁人类生存的严重障碍。新能源应用正成为全球的热点。太阳能资源是最丰富的可再生能源之一，它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际上公认的理想替代能源。光伏发电是太阳能直接发电的一种形式。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。一、太阳能光伏发电的工作原理“光伏发电”是将太阳光能直接转换为电能的一种发电形式。光伏发电原理如图1所示。PN结两侧因多数载流子(N。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E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。(a)光子注入(b)光生电场的形成太阳能光伏发电材料的研究现状物理学家正试图寻找全新的途径研制新的太阳能电池，他们设想在单晶硅中掺入一些杂质，有意形成晶体内的缺陷，以利用这些缺陷导致额外的光电势能。这样也许可以提高光子电流，但却会丢失一部分开路电压，因此要应用全新的材料。从理论研究看，在阳光集中辐照时，利用希泽光电效应可能达到的光电转换效率的极限值为63.2%，但只有使用理想的材料才能达到。若使晶体结构中形成的缺陷能准确无误地出现在所需要的地方，实际上也很难做到。德国科学家正在进行这方面的实验，他们在单晶硅中掺入稀土金属元素铒（Er）来制造太阳电池，以测试它对转换效率可能产生的影响。理论上讲，太阳电池的最高转换效率可以达到95%，但实际上最多也仅能达到85%。对于研究太阳能的科学家们来说，够在现今已取得的光电转换效率最好纪录（24.8%）的基础上，哪怕是取得小的进展都是了不起的成果。现在如果用一种单一的太阳电池能达到30%的转换效率，那也是太阳电池技术发展的一个重大突破。三、光伏发电电池材料的发展趋势现今市场上的太阳能电池模块有95%以硅为原材料，其中有60%为多晶硅，30%为单晶硅，预计这一现状还将持续一段时间。对未来太阳能发电系统的发展而言，如何降低电池模块的成本是关键，是因为它占据了发电系统成本的60%，而模块成本中的20%取决于硅原材料成本，所以，如果保持如今的趋势发展下去，则原材料硅的短缺终将成为制约太阳能发展的瓶颈。预计未来发展的方向可能集中在以下几个方面：（1）改善原有的制备工艺并开发新工艺，提高硅原料的产量目前有研究报道了一些新的工艺方法：熔融析出法（VaporLiquidDeposition，VLD）和熔硅提纯法（MoltenSiliconRefinement）。未来的研究将开发更多新工艺，提高硅的产量。（2）开发新材料和新技术，降低硅的使用量通过重新评估材料技术并使用新的电池技术以提高能源效率，从而尽可能降低单位能量所消耗的硅，同时通过扩展设备和引入新的制备工艺来努力提高生产能力。

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