80年代中期，为解决这些问题，高效电池的制作引入了电子器件制作的一些工艺手段，采用了倒金子塔绒面、激光刻槽埋栅、选择性发射结等制作工艺，这些工艺的采用不但使电池的效率进一步提高，而且还使得电池的应用成为可能。特别在解决了诸如采用带通滤波器消除温升效应以后，这类电池的应用成了空间电源的主角。

虽然很多工艺技术是由一些研究所提出，但却是在一些比较大的公司得到了发扬光大，比如倒金子塔绒面、选择性发射结等工艺是在澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心出现，但日本的SHARP公司和美国的SUNPOWER公司目前的技术水平却为世界一流，有的技术甚至已经移植到了地面用太阳电池的大批量生产。

为了进一步降低电池背面复合影响，背面结构则采用背面钝化后开孔形成点接触，即局部背场。这些高效电池典型结构为PERC、PERL、PERT、PERF[1]，其中前种结构的电池已经在空间获得实用。典型的高效硅太阳电池厚度为100μm，也被称为NRS/BSF(典型效率为17%)和NRS/LBSF(典型效率为18%)，其特征是正面具有倒金子塔绒面的选择性发射结构，前后表面均采用钝化结构来降低表面复合，背面场采用全部或局部背场。实际应用中还发现，虽然采用局部背场工艺的电池要普遍比NRS/BSF的电池效率高一个百分点，但通常局部背场的抗辐照能力比较差。

到了上世纪90年代中期，空间电源工程人员发现，虽然这种类型电池的初期效率比较高，但电池的末期效率比初期效率下降25%左右，限制了电池的进一步应用，空间电源的成本仍然不能很好地降低。

为了改变这种情况，以SHARP为首的研究机构提出了双边结电池结构，这种电池的出现有效地提高了电池的末期效率，并在HES、HES-1卫星上获得了实际应用。

另外研究人员还发现，卫星对电池阵位置的要求比较苛刻，如果太阳电池阵不对日定向或对日定向差等都会影响到卫星电源的功率，这在一定程度上也限制了卫星整体系统的配置。比如空间站这样复杂的飞行器，有的电池阵几乎不能完全保证其充足的太阳角，因而就需要高效电池来满足要求。虽然目前已经部分应用了常规的高效电池，但电池的高的α吸收系数、有限的空间和重量的需要使其仍然不能满足空间系统大规模功率的需要。传统的电池结构仍然受到很大程度的限制。在这种情况下，俄罗斯在研究高效硅电池初期就侧重于提高电池的末期效率为主，在结合电池阵研究方面提出了双面电池的构想并获得了成功，真正做到了高效长寿命和低成本。

GaAs太阳电池

随着空间科学和技术的发展，对空间电源提出了更高的要求。80年代初期，前苏联、美国、英国、意大利等国开始研究GaAs基系太阳电池。80年代中期，GaAs太阳电池已经用于空间系统，如1986年前苏联发射的“和平号”空间站，装备了10KW的GaAs太阳电池，单位面积比功率达到180W/㎡。8年后，电池阵输出功率总衰退不大于15%。

GaAs基系太阳电池经历了从LPE到MOVPE，从同质外延到异质外延，从单结到多结叠层结构发展变化，其效率不断提高。从最初的16%增加到25%，工业生产规模年产达100KW以上，并在空间系统得到广泛的应用。更高的效率减小了阵列的大小和重量，增加了火箭的装载量，减少火箭燃料消耗，因此整个卫星电源系统的费用更低。

薄膜太阳电池

为适应空间应用需求，国际上纷纷制订各自的薄膜太阳电池计划(如NASA，主要目标在于提高比功率和降低发射装载容量)，提出解决措施：

(1)研制超轻柔性衬底薄膜太阳电池;

(2)研制多结薄膜太阳电池。目前，国际发展趋势主要涉及非晶硅(a-Si:H)太阳电池、铜铟(镓)硒(CuInGaSe2)太阳电池和碲化镉(CdTe)太阳电池。经过数年的努力，其效率达到15～20%(AM0)。

另一方面，为展开柔性薄膜太阳电池的研制(展开式、折叠式、套桶式、卷廉式)的设计与应用提供可能。自90年代后期，国外已开展了以聚合物为衬底薄膜太阳电池的研制，并取得一定的进展。薄膜太阳电池是获得高效率、长寿命、高可靠、低成本的重要途径之一。主要包括：a-Si及其合金、CuInSe2 及其合金、以及CdTe三种材料的薄膜太阳电池。

聚光太阳电池

一般认为，现代聚光PV开始于1970年代末悉尼国家实验室，采用了点聚焦非涅耳透镜硅电池双轴跟踪结构，随后并研制了几个原型。在1980年代，很多研究机构进行了一系列成功的实验，在聚光技术方面取得了突破性进展，如非涅耳透镜、棱形玻璃盖片等。在1990年代中期，线聚焦Fresenel透镜聚光阵技术已经成功地用于SCARLET太阳电池阵，电池为GaInP/GaAs/Ge三结电池，聚光阵的功率密度大于200 W/㎡，比功率大于45 W/kg。线聚焦Fresenel透镜聚光阵已经用于DEEPSPACE-1。

由于三结GaAs太阳电池有很好的高温特性(为高电压低电流器件)，通过聚光将显著提高电池电流输出，特别在实现高倍聚光后，可获得更高的功率输出。因此，以三结砷化镓太阳电池为主要部件的聚光太阳电池以其高效率(可达到40%以上)、高温性能好(工作温度每升高1?C性能仅下降0.2%，可在200?C情况下正常工作，聚光倍数可达500倍以上)等特点被国际公认为最有发展前途和最具商用价值的新一代太阳能器件。

× 太阳能路灯

太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题。

太阳能硒光电池

日本制成了世界上第一架太阳能照相机,重量仅有475克,机内装有先进的太阳能电池系统,其蓄电池可连续使用4年。美国一家公司生产了一种新型的135太阳能照相机,它的光圈、速度均由微电脑自动控制,电力则由太阳能硒光电池提供,只要有光线就能供电使用。

【第一个太阳能发电站】

法国奥德约太阳能发电站是世界上第一个实现太阳能发电的太阳能电站。虽然当时发电功率才64千瓦，但它为后来的太阳能电站的研究与设计奠定了基础。1982年美国建成了一座1000万千瓦的塔式太阳热中间试验电站。美国计划到2000年，太阳能发电站总装机容量将达4000万千瓦。2000年和2020年，生产的电量占总能量的百分比将是7%和25%。由于光热转换器(聚光器)需要占据较大的空间采光受热，设备偏大，以美国在加利福尼亚州计划建一座1万千瓦发电设备为例，集光装置达40万平方米，200万千瓦，则需占地50平方千米。据估计，大型太阳能发电站效率仅为30%左右。另外，太阳能发电站还需要有应付晚上和阴天用电需要的蓄电器，而所需的聚光器造价也较昂贵，发电经济性差，因此，影响了广泛地推广和应用。

【太阳能电池】

太阳能电池发电原理

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。

当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程

“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

太阳能电池的应用

上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵(饮水或灌溉)、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。太阳能光伏玻璃幕墙组件得应用越来越多，随着上海和北京的几个项目进入实质性运转，这种方式将会代替普通玻璃幕墙，它具有反射光强度小、保温性能好等特点!

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我国首套家用太阳能光伏发电系统在沪成功运行

“请来小半屋顶的太阳光，就能把家里的电视机、电冰箱、微波炉……都带动起来!”中国首套专为家庭设计的太阳能光伏发电系统，已在上海莘庄某小区成功运行了100天，产生了令人惊奇的功效。

这套装置的主人上海电力学院赵春江博士是一位太阳能专家。去年12月中旬，他在自己位于莘庄某小区一幢小高层顶层的三层复式建筑的屋面上安装了一套总面积22平方米的硅晶光伏电池板阵。100天来，这套系统为赵家“造”出了797度电。一旦进入夏秋季节，这些光电板的工作热情会更高，每天将能发出10来度电。女主人颇为自豪地说，“这套设备预计全年可产电3000度，足够全家电器的用电所需。”

赵春江简要介绍了这套家用发电系统的优点。对国家，它可节省发3000度电所消耗的标准煤1140公斤，减少二氧化碳排放3.6吨。对个人，它的直接好处是“用电自主”，而且还无需任何日常维护。

他表示，如果下述两个重要问题能够及时解决，那么这套具有许多优点的家用太阳能发电系统就能在上海，甚至在全国全面推广。首先，是必须抓紧制订标准和施工程序，让大家有章可循。更重要的是，有关部门应当拿出一个向居民适价采购“太阳电”的具体方案，以帮助安装家用太

阳能发电系统的家庭降低投资成本。

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原标题：太阳能利用发展史