硅基太阳能电池的发展及应用

硅基太阳能电池的发展及应用（精选6篇）

1.硅基太阳能电池的发展及应用 篇一

锂离子电池的现状与发展趋势

新能源技术被公认为21 世纪的高新技术,电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。目前锂离子电池已经作为一种重要的能量源被人们大范围的使用，无论是在电子通讯领域，还是在交通运输领域等，它都担当着极为重要的角色，有着广泛的应用前景。

锂离子电池是一种二次电池，是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。自20世纪70年代以来，以金属锂为负极的各种高比能量锂原电池分别问世，并得以广泛应用。

锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性好、使用寿命长、重量轻、体积小，是现代高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一。

我国锂离子电池产业发展历史不长，但发展很快，2012年我国锂离子电池的总产量达41.8亿只。在国际锂离子电池市场上，中国、日本和韩国形成了三足鼎立的态势，但总体而言，我国锂离子电池产业在技术先进程度和市场竞争力方面和日本、韩国还有较大差距。我国锂离子电池产业的技术发展是从模仿国外成熟技术开始的，在此过程中，工艺创新是我国锂离子电池产业早期发展的主要成绩，最近几年，随着技术创新投入不断加大，我国锂离子电池产业在技术创新方面发展很快，并形成了基本的产业核心竞争力，在某些领域积累了一定的技术优势。

锂离子电池材料的研究现状及发展趋势

锂离子电池的主要构造有正极、负极、能传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔离膜。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料和电介质材料的结构与性能，尤其是电极材料的选择和质量直接决定着锂离子电池的特性和价格。

目前锂离子电池正极材料的研究主要集中于钴酸锂、镍酸锂等，同时，一些新型正极材料（如Li-Mn-O系材料、导电高聚物）的兴起也为锂离子电池正极材料的发展注入了新的活力，寻找开发具有高电压、高比容量和良好循环性能的锂离子二次电池正极材料新体系是该领域的重要研究内容。目前，锂离子电池的正极材料仍为LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等过渡金属氧化物及其复合材料，2005-2010年，高能量密度的聚合物正极材料和有机硫化物、无机硫化物成为锂离子电池的新一代正极材料。锂离子电池的负极材料主要有碳材料、锂金属合金、金属氧化物、金属氮化物、纳米硅等，其中碳材料是目前商业应用的主要负极材料，而锂金属合金、纳米硅已成为研发热点。锂离子电池的电解质材料目前主要是用液态电解其溶剂为无水有机物，多数采用混合溶剂，如EC-DMC和PC-DMC等，LiPF6是应用最为普遍的导电盐。

就锂离子电池正极材料来说，钴酸锂正极材料在今后仍然具有强劲的生命力，在目前商品化应用的锂离子电池体系中，钴酸锂电池凭借其高充电截止电压和高压实密度双重优势，仍是目前高档3C产品类电池首选电池体系；而层状LiNixCo1–x–yMnyO2正极材料不仅具有较高的能量密度，而且材料的安全性、循环稳定性、高低温性能、制备成本等性能均比较优异，在全球正极材料使用量比重逐年增加，不仅逐步替代了钴酸锂材料的部分应用，而且在新能源汽车动力电池应用中也崭露头角，是未来最有发展前景的正极材料之一。近期内锂离子电池正极材料的主流方向仍以钴酸锂和LiNixCo1–x–yMnyO2材料为主。磷酸铁锂和尖晶石型锰基材料，不仅具有较低的制备成本和资源优势，而且安全性、循环稳定性也非常突出，是目前动力电池首选正极材料尤其是LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12体系动力电池可实现快速充放电，是未来新能源汽车动力电池的主流方向之一。高能量密度的NCA正极材料在高档3C产品类电池和新能源汽车动力电池中占有一席之地，但是高成本、电池制作环境苛刻等因素限制了其大范围应用。磷酸铁锂、锰酸锂、NCA正极材料始终在目前正极材料架构中占有一定地位。层状富锂锰基材料是下一代产业化的正极材料中能量密度最高的，市场应用前景广阔，但是其自身结构问题造成的首次不可逆容量高、倍率性能较差等问题仍有待科研工作者进行深入研究。

自从 20 世纪 90 年代锂离子电池商业化以来，炭材料一直在锂离子电池中被广泛应用，今后仍将是锂离子电池的关键基础材料。在新型炭负极方面，未来的发展将主要集中在高功率石墨类负极及非石墨类高容量炭负极，以满足未来动力和高能电池的需求。炭导电剂对电池性能具有重要影响，新型导电剂的研究将主要集中在具有高离子电导特性炭黑的开发以及与碳纳米管、石墨烯等新型炭材料复合得到的复合导电剂等方面.由于具有特殊的一维和二维的柔性结构，近几年来碳纳米管及石墨烯等新型炭材料在锂离子电池领域的研究正在世界范围内展开，碳纳米管复合导电剂已在锂离子电池领域被大量使用。碳纳米管和石墨烯复合电极材料经适当的电化学性能改进、使用过程优化后，均有望在高容量锂离子电池及锂离子动力电池领域得到广泛应用。

锂离子电池市场现状及发展趋势

锂离子电池市场总体上可分为消费类电子产品市场、电动交通工具市场、工业&储能应用市场这三大市场。一般称前者为3C小型锂离子电池市场，后两者为动力锂离子电池市场。

锂离子电池产业发展20多年来一直集中在3C产业为主，较少应用在市场经济规模更大的储能和动力电池（瞬间需要较大电流）市场，该市场涵盖纯电动车、油电混合车、中大型UPS、太阳能、大型储能电池、电动手工具、电动摩托车、电动自行车、航空航天设备与飞机用电池等领域。主要原因之一是过去锂电池采用的钴酸锂正极材料（LiCoO2，就是现在最常见的锂离子电池）成本较高，并且难以应用在耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件等特殊环境。更重要的是，因无法满足人们对安全的绝对要求而饱受诟病。同时，钴酸锂电池也无法达到快速充电与完全避免二次污染等目的，而且，一定要设计保护电路以防止过度充电或过度放电，否则就会造成爆炸等危险，甚至出现如Sony电池爆炸导致全球品牌NB业者投下巨资回收的情况。

目前全球和中国的锂离子电池销量主要还是集中在消费类电子产品市场，尽管其市场份额处于下降态势。2012年全球销售的3816.74万kWh锂离子电池中有72.28%是在消费类电子产品市场，中国市场这个比例是65.40%（锂离子电池销售总量为662.00万kWh）。全球2012年手机用锂离子电池总量为1,086.01万kWh，较2011年的1,094.20万kWh有所下降，但是在中国市场，手机用锂离子电池总量还是增长了6.30%。在中国，智能手机正在迅速取代传统的功能手机，目前绝大多数智能手机配备的电池管不了一天，这意味着即使让锂离子电池的能量密度翻番也难以满足需求，因此，今后一段时间，为消费类电子产品随时充电的移动电源市场还会快速发展。2012年全球123万kWh的移动电源锂离子电池需求，超过80%是中国制造，其中中国市场就消纳了52.20万kWh，是这个市场的领导性力量。中国的平板电脑市场也在快速、稳步发展，年增速高于全球平均水平，平板电脑销量的快速提升直接带动了锂离子电池销量的提升，2012年中国平板电脑用锂离子电池销量达到28.49万kWh，同比增长91.97%。

总的来说，消费类的电子产品这个市场对锂离子电池的需求增长比较有限，这个市场的锂离子电池需求量今后几年的增长速度会维持在15%左右。由于中国企业会在智能手机、移动电源等产业上取得更快发展，因此，该市场中国企业锂离子电池的供应量未来几年大致会维持27.01%的年均复合增长率，发展速度高于全球。预测到2017年中国手机市场将消耗512.51万kWh的锂离子电池，是2012年的2.8倍。预计2017年中国笔记本电脑市场将会消耗锂离子电池220.20万kWh，是2012年的1.48倍，中国平板电脑市场将消耗266.39万kWh的锂离子电池，将首次超越笔记本电脑。

工业&储能市场消费锂离子电池主要分为电动工具、移动基站电源、风光发电配套三类。2012年全球锂离子电池需求总量中，工业&储能市场消耗了467.36万kWh，占比12.25%；中国的这个市场共消耗锂离子电池73.15万kWh，比重是15.65%，要适当高于全球。

我国自20世纪80年代初期开始进行锂离子电池的研发工作。在一系列国家政策的支持下，我国的锂离子电池产业有了长足的发展。根据国家统计局数据显示，到2013年，我国的锂离子电池年产量已达到近47.68亿只，已发展成为全球电池生产制造大国。在航天应用领域，目前国内空间用圆形锂离子电池的比能量约为110～140 Wh/kg；在电池地面寿命试验方面，高轨卫星80％DOD，达到了15年寿命水平；低轨卫星30％DOD，已达到5年寿命水平。在电动汽车领域，万向集团为上海世博会提供了电动汽车和混合动力汽车用锂离子电池；上海汽车除了与比亚迪、上海空间电源研究所持续进行深度合作，同时还与全球锂二次电池领域居于技术领先地位的美国A123组建了合资公司，生产和销售车用动力电池系统。在电网储能技术领域，2011年2月，我国第一个兆瓦级电池储能电站——南方电网5 MW级电池储能电站在深圳并网成功，该电池储能电站总容量为10 MW，待其全部投产后，将成为世界上最大的锂离子电池储能电站。

中国目前电动工具市场锂离子电池替代镍镉电池、镍氢电池等的速度，今后几年将会以每年10%左右的速度发展，到2017年锂离子电池的用量比将会达到90%，基本完成对其他二次电池的替代。未来一段时间中国移动基站建设的重心将由大中型基站转向小微型基站，锂离子电池正在开始取代铅酸电池：在新建基站领域，2012年使用锂离子电池的比例约2%，预计到2017年会达到100%；在老基站电源替换领域，2012年使用锂离子电池取代铅酸电池的比例约为0.11%，2017年会快速上升到50%。而今后重点建设的小微型基站的首选电源亦是锂离子电池。中国移动基站电源市场对锂离子电池的需求量在2017年将会达1,797.33万kWh，年均复合增长率将高达214.91%，是所有锂离子电池细分市场中增速最快的。在搬运机、起重机、挖掘机等工业器械市场，对锂离子电池性能和价格的需求和电动汽车市场差不多，因此，电动汽车市场的爆发会直接推动该市场爆发。

据统计，2012年全球锂离子电池市场需求量共计3,816.74万kWh，同比增长43.29%；其中中国市场2012年共销售锂离子电池662.00万kWh，同比增长44.81%。中国市场的全球占比，也由2011年的17.16%略微上升至17.34%，上升的主要动力来自消费类电子产品市场。但是，后两大市场对锂离子电池需求量的增长速度明显快于前者，这种势头在未来多年的时间里只会加强而不会削弱。因此，尽管现在这两大市场的需求总量还不是很多，但所有人都认为锂离子电池的未来在动力电池市场。

此外，新能源汽车是我国七大战略性新兴产业之一，动力电池作为新能源汽车的核心部件是其动力的直接来源，锂离子电池是新能源汽车动力电池发展最有前景的技术路径，锂离子动力电池的技术创新对新能源汽车产业的发展有着关键作用。

总结

锂离子电池具有工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、环境污染轻等优势，一经问世便取得了迅猛的发展。目前，锂离子电池已经成为手机、笔记本电脑等便携电子产品的主流电源。另一方面，在传统能源日渐枯竭与环境保护日益强化的双重压力下，能源生产和使用的方式正在发生巨大变革，如使用太阳能、风能、潮汐能等新型清洁能源。发展混合动力汽车或纯电动汽车，也对高性能储能系统提出了迫切需求。由于具有优异的综合性能，锂离子电池在电动汽车及大型储能领域将具有广阔的应用前景。针对不同应用需求，锂离子电池正朝着多元化方向发展，主要包括：(1)便携电子产品用高能量密度锂离子电池；(2)兼具高能量密度与高功率密度的锂离子动力电池；(3)储能用长寿命锂离子电池。目前没有任何一种材料能够同时满足这三方面应用的要求,如何在拥有高能量密度的同时，兼备高的功率密度与高的循环稳定性是锂离子电池材料发展的核心。

随着新材料技术的发展，锂离子电池在日常使用及专业领域中的份额逐年上升，促进了锂离子电池技术的进一步发展。可以预见：1)在未来20年，为了适应不同的储能环境，锂离子电池必将向多品种及特种电池应用的方向逐步改进；2)高安全、高效率、长寿命、低成本是锂离子电池技术发展的方向和追求目标；3)发展新型高性能低成本电池材料及相应的电化学体系，探索高效加工生产技术，促进产业链技术整体进步是锂离子电池技术获得突破的有效途径。

参考文献

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2.浅谈太阳能电池原理及发展 篇二

【关键词】太阳能原理发展

随着社会的发展，人类对于能源的需求越来越高。而同时具有清洁可再生、优势的太阳能电池已经越来越受到人们的关注。太阳能在40分钟内照射到地球表面的能量可供全球目前能源消费的速度使用1年，合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略。

1 太阳能电池原理

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。当太阳光线照射到太阳能电池表面由P、N两种不同类型的半导体材料构成的P—N结时、一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，形成电子空穴对。在P—N结内建电厂的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，如果从材料两侧引出电极，并接上负载就会产生电压和电流，对外部电路产生一定的输出功率。此即太阳能电池发电的基本原理。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

2 太阳能电池组件构成及各部分功能：

1）钢化玻璃其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的，1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理

2）EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。主要粘结封装发电主体和背板

3）电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片，设备成本相对较低，光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜，但消耗及电池片成本很高；薄膜太阳能电池，消耗和电池成本很低，弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，但相对设备成本较高，光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，如计算器上的太阳能电池。

4）背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大部分组件厂家都是质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。）

5）铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用

6）接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型

不同，对应的二极管也不相同

7）硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。

3 太阳能电池存在的主要问题

3.1 光电转换率低

目前太阳能电池存在的主要问题是光转换效率低，国际先进水平只有10%左右，且不够稳定，常有转换效率衰退的现象，所以尚未大量用于作为大型太阳能电源。以现在的技术，有机太阳能电池的实验室转换率为7%-8%，寿命仅为两年，如果能想办法突破瓶颈，将在生活的各个层面中普及。预计在10年后有机太阳能电池转换率将达到18%，电池寿命也将延长到10年，手表、收音机、小型电脑处理器，甚至每家每户的窗帘上，都能使用有机太阳能电池。

3.2 环境污染问题

多元化合物薄膜太阳能电池主要包括砷化镓III--V族化合物，如硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。上述电池中尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅低，并且也易于大规模生产，但是由于镉有剧毒，容易产生环境污染问题，因此并不是制做太阳能电池的理想材料。

3.3 成本高

为什么中国企业自己生产的太阳能电池板不用，而几乎全部出口呢？原因就在于太阳能电池的价格太高。国际光伏市场以无机太阳电池为主，组件的成本约3.5美元/瓦，国内成本要高于国外，40元人民币/瓦，约必须降至1美元每瓦以下才能实现大规模应用，中间还有很大的差距。

4 太阳能发展需要解决的问题

目前太阳能电池的推广应用主要还是靠政府投资和扶持，主要原因或者说阻碍其推广应用的瓶颈还是成本太高，因此必须努力降低成本，提高效率。在太阳能电池组件提高转换效率方面，对能量损失进行分析发现太阳能转换过程中的损失主要在热损失，以及电子与空穴的复合，再就是pn结和接触电压引起。为了提高转换效率，可以对电池组件的结构进行改善，理论预测，其转换效率可达到40%以上。太阳能电池要想实现更广泛的普及，就需要突破上文所列问题，我们需要在以下方面做的更好：

首先，要减少材料损耗；

其次，要减少制造过程中的能耗；

第三，要提高太阳能电池的光电转换效率和光电特性的长期稳定性；

第四，要减少生产线设备投资，降低太阳能电池产业的进入门槛；

第五，要扩大生产规模和采用更大面积的基片。

5总结

3.硅基太阳能电池的发展及应用 篇三

【关键词】建筑物节能;太阳能建筑;能源建筑物;综合应用

1.建筑物的节能技术

建筑节能是技术进步的重要标志,新能源利用是实现建筑可持续发展的重要环节。在目前条件下,建筑节能主要采取以下五项技术措施:

1.1减少建筑物的外表面积

建筑物的外表面积的衡量值是体形系数。控制建筑物体形系数的重点是平面设计,当平面凸凹过多,建筑物外表面积就会增加。如住宅建筑设计中,经常会遇到卧室及卫生间开窗问题,由于卫生间靠内开窗要凹进平面很多,无形中增加了建筑物外表面积,另外还有飘窗,晒台等构造对节省能源很不利。所以对平面设计时,要综合考虑多种因素,在满足使用功能的同时,使建筑物体形系数控制在有合理效范围内。另外在立面造型,层高控制方面也会影响到建筑物体形系数。

1.2合理控制窗墙面积比例

同自然环境接触面大的还有外门窗。许多分析和试验表明,门窗占全部热能耗的50%左右。对门窗进行节能设计就会明显提高节能效果。必须选择热阻值高的门窗框体材料。现在许多门窗框体材料常用塑料内衬托钢架,断热铝合金框,低辐射镀膜中空玻璃。窗户的气密性要好,认真控制窗墙面积比例,北向不留大窗和飘窗,其它朝向也不宜使用飘窗。在工程实践中,建筑物为了立面效果,许多住宅建筑采取大面积窗户。在无法减小窗户大面积的情况下,也要采取措施:如尽量把窗户安排南侧,增加窗户的固定扇,加强框及扇边缘的密封,根据规定进行权衡判断计算,以达到建筑物的整体节能效率.

1.3重视围护结构体设计

建筑物的能源和热工消耗,主要反映在外围护结构上。围护结构设计主要包括:选择围护结构材料和构造,确定围护结构传热系数,外墙受周边冷热桥影响下其平均传热系数的计算,围护结构热工性能指标及保温层厚度的计算等。在外墙外侧或者内侧增设一定厚度的保温材料,以提高墙体的保温性能,是现阶段墙体节能的重要措施。目前外墙保温多数采用聚苯乙烯泡沫塑料板类材料。在施工过程中按照保温材料的施工程序,加强保温板的粘结及固定牢固,保证边缘及底部的质量,才能达到保溫效果。同时屋面是热量波动最大的部位,需要采取有效措施增加保温隔热效果和耐久性。

2.太阳能建筑技术

太阳能建筑可分为主动式和被动式两个类型。利用机械装置收集和储存太阳能,并在需要时向房间提供热能的建筑,被称为主动式太阳能建筑;根据当地气候条件,在很少使用机械设备条件下,通过建筑物布局,构造处理,选择性能好的热工材料,使建筑物本身能够吸收和储存太阳能量,从而达到采暖, 空调,供热水的建筑物,称为被动式太阳能建筑。

太阳能建筑的平面布置应尽量将长边作为南北方向。使集热面处于正南方向正负30°以内。并根据当地的气象条件及所处位置,做出恰当调整,以达到最佳的阳光照射效果。集热和蓄热墙间接受的热是被动式太阳能建筑的一种形式。它充分利用南方向太阳辐射热大的特点,在南向墙面上加设一层透光外罩,使透光外罩与墙体之间形成一道空气层。为了使透光外罩内最大限度得到太阳照射,在空气夹层内壁表面涂上吸热材料。当太阳照射的时候加热了空气夹层内的空气和墙体,这时吸收到的热量分为两部分。一部分气体加热后利用温差压形成气流,通过与室内相连的上,下通风口,与室内空气进行循环对流,从而使室内温度上升;另一部分热量使墙体受热后,利用墙体的蓄热能力贮存热量,当夜晚到后气温降低时墙体蓄存热向室内释放,从而达到昼夜温度适宜的程度。

当夏季高温到来时,将透光外罩内的空气层与室外连接的通风口开启,与室内连接的通风口关闭。室外通风口上部通向大气,下部通风口最好处于与周围空气温度低的位置连接,如晒不上太阳阴凉处或地下空间。这样当空气层的温度加热后,气流迅速向上部通风口处流动,将热空气排向室外,随着空气的不停流动,通过下部通风口的凉空气进入空气层,这时空气层内的温度低于室外温度,室内热气通过墙体向空气层散热,从而达到夏季降低室温的作用。

从被动式工作原理可以看出,材料性能在太阳能建筑中占有重要的位置。透光材料传统使用的是玻璃,透光率一般达到65～85%之间,而现在使用的采光板,透光率达到92%。蓄热用材料:采用一定厚度的墙体,或改变墙的材质,如采取水墙做蓄热体以增加墙体的蓄热量。另外设置贮热间也是一种蓄热方法,贮热间的传统作法是,将卵石堆放在贮热间内,热空气流过贮热间时加热卵石,进入夜晚或是阴雨天,可将卵石散出的热量再输送到室内。由于被动式太阳能建筑简单易行,太阳能建筑得到广泛采用,如多层建筑,通信台站,民宅等。现在高层建筑也采用这一原理:将玻璃幕墙分层设置,在外墙楼板上下联接处设可控式进出通风口,这样既采用了太阳能又美化了建筑立面,是太阳能技术的具体体现。

主动式太阳能建筑就是利用机械设备,将收集到的热能输送到各个房间。这样就可以扩大太阳能的吸收面,如屋顶,坡面及院落等处凡是太阳光照射强的地方,都可以作为太阳能的吸收面。同时还可以在需要的地方设置贮热间。这样把采暖系统,热水供应系统组合成一体,应用有效的热能控制设备,使太阳能利用更加合理。

3.能源建筑物的期望

太阳能的集取只能在有太阳的时候才能进行,阴天及夜晚是采集不到热量的,因此采集的热量也是有限,但是阴雨天及夜间往往是需要热量的时间,这就影响了太阳能建筑的发展。如果把地热资源与太阳能结合起来使用,取长补短,采取有效技术措施转换能源,合理的热控技术,优良的热工材料,那么,环保节能的新型建筑会得到大力发展。由此可见,环保节能的应用是一个综合性很强的技术,要想得到大力发展还要解决一些具体问题。

3.1节能措施要切实可行

新能源的利用是以节能措施为依托的应用,建筑围护结构的保温性能就显得非常重要。因此,外墙及外门窗,凡是与外界接触的梁,楼板部部位也要采取保温,这是冷桥部位。总之要满足规范,规程及行业保温要求。

3.2要解决好热能综合利用控制技术

而单独的太阳能,地热能的利用都有一定局限性。新能源的利用要根据当地自然资源状况,进行综合应用才有效果。再加上必要的辅助热源,才能保证正常的供热。而综合控制技术是根据建筑物室内温度需求和热源的供应情况,自动转换对房间的热量供给,达到温度的稳定。根据现在自动化控制技术的进步,热工材料,热交换设备,热电气元件功能,解决这些技术是完全可能的。

综上所述,建筑节能是技术进步的重要标志,新能源利用是实现建筑可持续发展的重要环节,也是世界上所有国家采取的节能措施。在今后的发展中,太阳能的应用和新型的节能建筑,只能以最低的能量消耗,使居住环境更舒适,更清浩,而节能及社会效益更好。

4.硅基太阳能电池的发展及应用 篇四

【摘 要】随着我国经济的飞速发展，能源消费结构不良导致经济可持续发展能力不足的问题正在逐步显现，农村地区能源消费结构也正在发生变化。采用问卷调查的方法，对农村家庭在太阳能热水器推广程度、产品满意度、产品期望等方面进行了入户调查，分析了影响农民选择太阳能热水器主要因素，选取合理的模型，对市场未来的发展做出预测，并给出切实可行的发展建议。

【关键词】太阳能热水器；问卷调查；农村能源

1.引言

1.1问题的提出

人口的快速增长和人们对资源的过度采伐，使得能源的供应和需求的矛盾早已经成为了各国亟待解决的重大问题。用新型能源代替常规能源在未来必将成为必然趋势。在很多人看来，新型能源的开发与利用需要应用很多高科技且需要长时间的宣传和推广。实则不然，像太阳能这样的新型能源已经在我们的日常生活中渐渐普及，不管是在城市还是在农村，在西部还是在东部。在我国广大农村地区，日常能源消费主要集中在日常的饮食活动以及冬季的取暖，很多农村家庭实用的能源依旧集中于传统的煤炭和薪柴，这不仅仅效率低下，同时对环境的污染也十分严重，稍有不慎还会造成火灾，这些信号正在预示着新型能源的推广以及使用势在必行。为此，我们提出了对相对落后的农村地区的太阳能热水器的使用情况进行调查的设想。

1.2研究的意义

在我国农村地区，日常的能源消费主要集中在冬季供暖及日常的饮食。尤其是冬季，供热的需求占去大部分的能源消费。传统上来讲我国东部地区农村获取热能的途径以薪柴燃烧加热为主，这样获取热能的方式不但给环境带来了不良的影响，而且还存在安全隐患，给农民的生命财产造成了威胁。随着科技和经济的发展，我国农村地区能源消费结构有了转变的趋势。最近几年，太阳能热水器在农村，尤其是东部农村地区的推广十分迅速，利用太阳能热水器供暖和提供热水的家庭数已经占到了一定的比例，因此有必要对太阳能热水器在东部农村地区的发展现状进行调查研究。通过调查太阳能热水器在农村地区应用的现状，可以了解到：太阳能热水器推广的主要影响因素，农民选择太阳能热水器的主要原因，在农村使用太阳能热水器存在的问题；通过对数据的分析整理，预测未来太阳能热水器在农村地区的发展。从而有效地指导厂商对产品进行改进，推动太阳能热水器在农村地区的进一步推广，改善农村地区的能源消费结构。

1.3研究现状分析

如今我国的经济飞速发展，但能源消费结构不良导致经济可持续发展能力不足的问题正在逐步显现，为此，我国政府近几年出台了多项调控政策以优化我国能源消费结构。例如：2006年《可再生能源法》开始实行，2007年发改委发布了《可再生能源中长期发展规划》。在我国广大的农村地区，能源消费结构的转变也在悄悄地进行。农村经济的发展使得农民的收入不断提高，“家电下乡”的惠民政策进一步刺激了家用电器在农村的推广，在众多家用电器中太阳能热水器以其能源消耗少、安全系数高的优势获得了广大农民用户的喜爱。近几年，太阳能热水器技术突飞猛进，应用成本不断降低，合理的价格使太阳能热水器在农村地区逐步流行，目前的用户数量已经初具规模。同时，用户数量的增加也带来了诸如维护困难等问题。

1.4研究的目标

①利用问卷调查收集的数据，在推广程度、产品满意度、产品期望等方面对东部农村地区应用太阳能热水器的现状进行描述，分析出各种因素在农民选择太阳能热水器时的影响程度。

②选取合理的模型，对市场未来的发展做出预测，并给出切实可行的发展建议。

1.5研究的内容

①通过网络、图书馆等方式查阅相关文献，充分了解与我国农村能源、太阳能应用相关的信息。对收集到的信息进行整理分类，根据整理结果确定调查方向及分析时采用的技术手段。

②通过调查问卷及走访调查的方式获取基本的数据信息。调查问卷的地点选为山东省德州市平原县、江苏省宜兴市、江苏省徐州市大庙镇、浙江省金华市孝顺镇。调查内容分为以下几个方面：

家庭基本信息：收集被调查家庭的基本信息，包括家庭人数，组成成员，年龄分布，所从事的 主要工作，劳动力状况等。

经济能力：调查选取家庭的经济状况，包括家庭年总收入，人均收入，经济情况的变动，未来经济预期，家庭收入的来源。

对太阳能热水器的认知程度：包括有未使用过，对产品的印象，是否满意，对产品有何期望（产品市场价格，安装费用）市场变动。

家庭主要能源使用情况：主要是家庭获取热水的主要途径，热水的主要用途，若有太阳能，则调查太阳能所提供的热能占总量的比重。

③对调查的基本数据进行汇总并且分析，主要包括：

对数据进行分类整理，制成相关表格，并用SPSS等数据分析软件做出发展趋势，经济情况与使用情况的相关性等分析图像或表格，并对总体情况进行评价。

在对数据进行预处理的基础上建立预测模型，并结合当今经济背景对生产厂商和消费者分别给出合理的指导意见。

1.6研究的方法

本项目采取的问卷调查与走访谈话相结合的调查方法，将抽象数据具象为切实可行的发展建议。

2.实证分析

2.1基本经济情况分析

2.1.1统计描述性分析

5.太阳能的发展状况 篇五

关键词：太阳能 发展状况

1 太阳能光热转换

太阳能光热转换的基本原理是把太阳能辐射收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。利用太阳能光热转换技术的产品最多：如热水器、开水器、干燥器、采暖与制冷、温室和太阳房、太阳灶和高温炉、海水淡化装置、热泵、热力发电装置和太阳能医疗器具等。

2 太阳能光电转换

太阳能光电转换是通过太阳电池将太阳辐射转换成电力加以利用，这种转换技术比太阳能光热转换技术更高一级。利用太阳能光电转换技术的装置：各种规格类型的太阳电池板、独立或并网供电系统、照明系统、电源箱、灯箱等。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分，其作用是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

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。太阳能电池材料主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、砷化镓薄膜、硒铟铜薄膜等。综合考虑，硅是最合适最理想的太阳能电池材料，目前太阳能电池主要以硅材料为主。太阳能电池工作原理的基础，是半导体PN结光生伏打效应。所谓光生伏打效应就是当物体受到光照射，物体内的电荷分布状态发生变化时产生电动势和电流的一种效应。当太阳或其他光照射半导体PN结，就会在PN结两边出现电压，叫做光生现象，就是著名的光生伏打效应。此时，若使PN结短路，就会产生电流。

3 太阳能光化学转换

太陽能光化学转换即光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应等，目前只是出于试验阶段，预计到2050年后可投入商业化应用，一旦太阳能光化学转换技术和产品进入市场化，将引起能源革命。

4 太阳能集热器

太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。其包含的含义：第一：太阳能集热器是一种装置；第二：太阳能集热器可以吸收太阳辐射；第三：太阳能集热器可以产生热能；第四：太阳能集热器可以将热能传递到传热介质。太阳辐射的能流密度低，在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，必须采用一定的技术和装置（集热器），对太阳能进行采集。太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，它是太阳能热利用中的关键设备。集热器是将收集的太阳能转变为热能，并将它传给工作介质（流体）的一种特殊换热装置。

4.1 太阳能集热器的组成 太阳集热系统由集热器、贮热水箱、管道、控制器等组成。集热器是用来吸收太阳辐射使之转换为热能并传递给热介质的装置。常见的有平板型、真空管型和聚光型太阳能集热器。水箱，由高水箱、存水箱和低水箱三部分组成。高水箱内设有机械控制的润水器、冲水阀和泄水阀以及电极浮子开关，润水器和冲水阀的阀座分别与设置在存水箱内的三通冲水管连接，泄水阀开启，高水箱与存水箱连通；低水箱内设置杠杆式浮子开关，浮子阀芯开启，存水箱与低水箱连通；低水箱内还设有潜水泵、过滤器和排污管，潜水泵出水管口位于高水箱内，潜水泵的关闭通过高水箱内的电极浮子开关控制。控制器按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。

4.2 太阳能集热器的分类 太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可以分为非聚光集热器和聚光集热器两大类。非聚光集热器即照射到采光面的太阳辐射不改变方向，也不集中射到吸热体上的太阳集热器。聚光集热器通常有特殊的镜发射器或折射器（聚光器）能将阳光会聚在面积较小的吸热面上，以提高吸收器上的能流密度，从而获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳（跟踪系统），主要应用于太阳能热动力发电。而非聚光集热器又可分为闷晒式集热器、平板式集热器和真空管式集热器，其中真空管式集热器又包含全玻璃真空管式和热管真空管式。按照集热器的工作温度范围，太阳集热器可分为三大类型低温型集热器（低温集热器是工作温度在100℃以下的太阳集热器）、中温集热器（中温集热器是工作温度在100℃～200℃的太阳集热器）、高温集热器（高温集热器是工作温度在200℃以上的太阳集热器）。按集热器的传热工质类型分为液体集热器和空气集热器。按集热器是否跟踪太阳分为跟踪集热器、非跟踪集热器。

4.3 太阳能集热器的特点 闷晒式集热器是最简单的集热器，工作温度低，成本低廉，全年太阳能量利用率20%。由于结构笨重，热水保温问题不易解决，目前应用较少。

平板型集热器是太阳能低温热利用的基本部件，是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。与聚光型集热器相比具有下列特点：①结构简单，不需要跟踪；②工作可靠，成本较低；③可同时接收直射辐射和散射辐射；④热流密度较低，工质温度较低，运行安全。

5 太阳能的地位与作用

太阳能资源的开发利用关系到能源、经济、社会和环境的可持续发展，太阳能的重要地位与作用可概述如下：

6.太阳能空调在我国的研究与发展 篇六

关键词：太阳能空调；节能

一、引言

在当前世界能源紧张，各种能源价格飞涨的形势下，各国都将眼光投向了可再生能源，一则这种能源可再生，取之不尽、用之不竭；再则，可再生能源对环境友好，对地球及人类的生存环境的危害几乎可以忽略不计。在可再生能源中，太阳能无疑是最引人瞩目的，在太阳能利用领域，太阳能光伏电池、太阳能热水器等产品在一定范围内已经小有普及，太阳能照明产品、太阳能建筑也在试用推广当中，太阳能空调技术也有一定的发展。

二、发展太阳能空调应用的基础和意义

1.1 太阳能利用的合理性

一般的太阳能热利用項目，如采暖、热水等，在需求上其实与太阳能的提供并不完全一致：当天气越冷、人们越需要温暖的时候，太阳能量的提供往往不足。从这个角度来看，太阳能空调的应用是最合理的：当太阳辐射越强。天气越热的时候，我们需要空调的负荷也越大。这是太阳能空调应用最有利的客观因素。

1.2 太阳能空调的市场基础

在炎炎夏日里，空调的耗电量几乎是整个电力系统耗电量的三分之一，这是夏季电力系统不堪重负的原因之一。因此太阳能空调从一开始就具有很大的诱惑力。利用太阳能致冷与一般电力致冷原理相同，只是所用能源不同，因此带来一些结构上的变化。目前太阳能致冷的方法有多种，如压缩式致冷、蒸汽喷射式致冷、吸收式致冷等。

1.3 太阳能空调的技术基础

太阳能制冷，其实就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究。据调查，已经或正在建立太阳能空调系统的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。这是由于发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重，利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义。

1.4 环境保护，可持续发展的要求

随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调的需求量越来越大。在一般民用建筑物，空调的能耗占了一半以上，给能源、电力和环境带来很大的压力。电力的发展同时带来废气阶放，温室效应和酸雨等环境问题，空调机的制冷剂（CFCs）还会对大气臭氧层造成破坏。切时龟空调用的是清洁的太阳能，制冷过程也没有污染的危险，系统本身是符合环境保护要求的。另一方面，节省了电力和燃料，间接上也减轻了环境的压力，太阳能空调的应用完全降合可持续发展战略的要求。

2.我国太阳能空调的发展与现状

（1）起步阶段（70年代未一80年代初）在我国，太阳能制冷及空调的研究可以追溯到1975年在妄阳召开全国太阳能会议以后的七十年代后期。1974年中东石油危机发生以后，不少科研机构、高等院校和企业纷纷投入人力和物力研制太阳能制冷（空调〕机，其中多数是小型的务水吸收式制冷试验样机。例如：天津大学1975年研制的连续式氨一水吸收式太阳能制冰机，日产冰量可达5.4kg.为北京师范学院（现首都师范学大等）1977年研制成功1.5m2平板型间歇式太阳能制冰机，每天可制冰6.8-8kg；1979年义研制出8m2平板型自动跟踪连续式太阳能冷藏柜。华中工学院（现华中理工大学）研制了采光面积为1.5m2，冰箱容积为70升，以氨一水为工质对的小型太阳能制冷装置，可维持冰箱0℃10小时左右。这期间先后有20多个单位开展过工作，积累了宝贵的经验，

（2）坚持阶段（80年代中后期一90年代初）

其后，由于当时还有许多技术难题没有来得及解决，太阳能空调项目因一时难以看到成效而得不到支持，研究的队伍和规模大大缩小，仅存少数单位仍坚持基础性研究和样机试验，经历了一段非常困难的时期。在这期间，中科院广州能源所得到了香港裘槎基金会的资助，坚持进行了太阳能空调系统以及太阳能制冷机的研究，并且取得了重要的进展。

1987年，中国科学院广州能源研究所与香港理工学院合作在深圳建成了一套科研与实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统，集热面积共120m2，制冷能力14kw，空调面积为80m2采用了三种中温集热器，包括直通式真主管集热器、热管型真空管集热器和V形隔热膜平板型集热器。采用两合日本矢崎公司生产的2冷吨单级淡化侄吸收式制冷机。

为了适应太阳能的利用，中国科学院广州能源所从1982年开始进行了新型热水型两级吸收式决化铰制冷机的研制并取得了成功，这种新型的制冷机有两个显著的特点，一是所要求的热源温度低，在65℃以上的范国内能稳定地运行；二是热源的利用温差大，为12-24℃（随热源温度而变）。

（3）实用阶段（“九五”计划期间）

直到“九五”计划期间，太阳能空调的的各方面条件已经成熟，国家科委（现科技部）把“太阳能空调”列为重，氨科技攻关项目，计划建成示范性系统，以促进太阳能空调的推广应用。大阳能空调项目迎来了它的第二个春天，太阳能空调的技术水平也上升到一个新的高度。中科院广州能源所和北京太阳能研究所承担了该项任务，计划在南方和北方各建一座大型实用性太阳能空调系统。

三、太阳能空调的研究发展方向

1）产业化

太阳能空调实用性示范系统的建成，证明了人阳能空调技术上是可行的，经济上也显示出一定的效益，潜在的市场很大，应当向产业化方向发展。但要实现产业化目标，还有许多工作可做，例如：

太阳能空调系统的计算机设计软件；

制冷机商品化、产业化；

统一的配套设备和零部件；

制定产品（系统）的技术标准；

大力开拓市场。

2）研究和开发新的枝术

太阳能空调系统目前普遍采用成熟的淡化短吸收式制冷技术。由于造价、人工工艺方面的原因。所以，采用这种技术的太阳能空调系统适用于中央空调和集中供热方式，系统需要有一定的规模。而市场对小型的、家用的太阳能空调器却有更大的需求，事实和经验告诉我们，只有满足千家万户人民群众需要的产品，才能形成规模化产业。因此，需要研究和开发小型太阳能空调的新方法、新技术。

3）建筑物的热-电-冷联供系统

建筑物用能是一个耗能大户，其中用于厥明、供热和空调就占了一半以上，太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现所谓绿色能源源的房子，是世界上许多发达国家的热门研究课题，也将是21世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。

五、结语

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境的要求越来越高，采暖和空调已经是建筑物的必要设施。另一方面由于常规能源不断千采和使用，其储藏量将不断地减小，环境污染的问题也越来越严峻。因此，利用太阳能供冷和供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护尤其有重要意义。

参考文献

2013-2017年中国太阳能空调市场行情动态及投资战略咨询报告

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