太阳能电池
用太阳光发电的光电半导体能量转换器
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历史版本
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太阳能电池，英文名Solar Cell，[3]是光伏发电的能量转换器，本质上是在太阳光照射下的“二极管”，能量转换的基础是半导体PN结的光生伏特效应。[1][4]光生伏特效应于1839年由法国物理学家A.E.Becquerel发现，第一个光伏电池由美国科学家 CharlesFritts 于1883年制造成功。[4]
当阳光照射到“二极管”PN 结上时，在半导体内产生了光生电子-空穴对。这些光生电子和空穴迁移到 PN 结的两端并在边界上累积起来，由此形成光生电场及电动势( 光生伏特效应)，这 就是太阳能电池的原理。[4]根据所用材料的不同，太阳能电池可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池和有机太阳能电池等。[2]太阳能电池组件通常由太阳能电池单元、表面罩、背面罩、填充材料以及框架组成。[5]
太阳能电池的应用遍及民用、军用、航空航天等诸多领域，[6]发展目标是提高光电转换效率，降低生产成本。[7]中国在太阳能光伏技术领域已经取得了突破，并在部分关键核心技术领域实现了全球领先。[8]“双碳”理念的背景下，太阳能电池光伏产业将发挥市场牵引的优势，突出政府在政策、资金等方面的作用，在进一步完善产业结构体系的同时，实现产业的健康发展。[8]
历史发展
1839 年，当时的法国物理学家 Alexander-Edmond Becquerel 观察到把光线照到导电溶液内，会产生电流和光伏特效应。但直到 1883 年，第一个太阳能电池才由美国科学家 CharlesFritts 制造出来，他在半导体材料上涂上一层微薄的金，形成了一个简单的电池。这个太阳电池仅有 1% 的能量转换效率。1927 年科学家利用金属铜及半导体氧化铜制造出太阳电池。到 1930 年，硒电池及氧化铜已经应用到一些对光线敏感的仪器上，如光度计。1946年第一块硅太阳电池由美国 Russell Ohl 开发出来。1954 年贝尔实验室开发出转换效率达到 6%的硅太阳电池，并应用到第一颗人造卫星上。[4]