2.3实验仪器 14

2.4实验过程 14

2.5结果与讨论 15

2.6结论 21

致谢 22

参考文献 23

1.1概述

第一章引言

能源就是向自然界提供能量转化的物质（矿物质能源、核物理能源、大气环流能源、地理性能源等）。能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。“能源”这一术语，过去人们谈论得很少，正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。在全球经济高速发展的今天，能源安全问题已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。能源的发展和环境，已经成为全世界、全人类共同关注的问题。

能源亦称能量资源或能源资源，是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可做功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工转换而取得有用能的各种资源。包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源，电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

人类最依赖的能源就是电力能源。目前大部分电力是通过使用化石燃料生产的，生产过程中每秒都有二氧化碳和其他污染物排放到空气中[1]。于是清洁能源的需求就大大增加，太阳能产业是市场上最大的增长力量。

太阳能是最原始的能源，21世纪内太阳能将成为全球主要能源之一，地球上几乎所有其他能源都直接或间接来自太阳能。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量，具有资源充足、长寿、分布广泛、安全、清洁、技术可靠等优点。由于太阳能可以转换成多种其他形式的能量，因此应用范围非常广泛，在热利用方面有太阳能温室、物品干燥和太阳灶、太阳能热水器等。经过多年的开发，太阳能发电也得到了长足的发展。

从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电转换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同。要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电转换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电与电网的联通。

1.2太阳能电池分类

太阳能电池（光伏电池）是通过光伏效应将光能直接转换为电能的电子设备，电池是光伏组件的组成部分，也称为太阳能电池板。按照制造太阳能电池的材料和技术，太阳能电池可以分为第一、第二和第三代电池。第一代电池（也称为常规的、传统的或基于晶圆的电池）由晶体硅（Si）制成，晶体硅是商业上主要的太阳光电（Photovoltaic简称PV）技术材料，包括诸如多晶硅和单晶硅材料。第二代电池是薄膜太阳能电池，包括非晶硅和铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池，并且在公用事业规模的光伏发电站已有应用，其在建筑集成光伏电池或小型独立电力系统中具有商业意义。第三代太阳能电池包括许多通常被称为新兴光伏技术的薄膜技术，其中大多数尚未在商业上应用，仍处于研究或开发阶段。尽管它们的效率低，并且吸收材料的稳定性周期通常对于商业应用来说太短，但由于它们有可能生产出低成本、高光电转换效率（PCE）的太阳能电池，因而引起研究者的关注。

1.2.1传统硅太阳能电池

传统太阳能电池由硅制成。这些是目前最有效的太阳能电池，全球所有太阳能电池板的80％左右被用于住宅用途。与非硅基太阳能电池相比，晶体硅基太阳能电池的稳定性更好，并且与薄膜太阳能电池相比，它们在高温下的效率更高。

（A）单晶硅电池：在制造太阳能电池中，单晶硅被用作光吸收材料。大多数硅单晶通过切克劳斯基（Czochralski）工艺生长成长达2米，重达几百千克的锭。然后将这些圆筒切成几百微米厚度的薄晶片进一步处理。（异质结背接触型）单晶硅电池的实验室效率是商业光伏市场中最高的，超过多晶硅的21.3％，所有已建立的薄膜技术，即CIGS电池（22.6％）、CdTe电池（22.1％）和a-Si电池（14.0％）[2]。这些高效率可以与其他技术相结合，制成特殊用途的太阳能电池，例如成为为卫星供电的多层太阳能电池。