太阳能电池技术是怎样发展的？
在电池这个家族中，有着人们熟悉的干电池、蓄电池、汞锌电池、镍电池等众多的成员。值得注意的是，近年来，这个“家族”又增添了一位后来居上的年轻伙伴——太阳能电池。
太阳能电池又称充电池或光伏电池，它是以半导体为材料，应用光——电转换原理制成的。半导体是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，两种不同类型的半导体结合在一起，结合面就形成一个“结”，太阳能电池的奥妙就在这个“结”上。
和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成。如半导体硅原子的外层就有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入能够俘获电子的硼、镓等元素，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P——N结。P——N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当受到阳光照射时，电子接受光能驱向N型区，使N型区带负电，同时空穴驱于P型区，使P型区带正电。这样，在P——N结两旁便产生了电动势，也就是通常所说的电压。科学家把这种现象叫作“光生伏打现象”。如果用导线连接P——N结两端，便会产生电流。
1953年，美国贝尔电话公司就是应用这个原理，制成了世界上第一个硅太阳能电池。尽管当时这种电池的光电转换效率很低，单个太阳能电池不能直接作为电源使用，需要多个太阳能电池一起作用才能获得需要的电能。但光电池的出现，好比一道曙光，使人们的眼睛为之一亮，尤其是航天领域的科学家，对它更是注目。
卫星和宇宙飞船上的电子仪器和设备，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。太阳能电池能完全满足这些要求，是航天事业的理想能源，而令其他所有电池相形见绌。
1958年，美国的“先锋一号”人造卫星就是用了太阳能电池作为电源，成为世界上第一个用太阳能供电的卫星。太阳能电池一下子使卫星电源可以安全工作达20年之久，从而取代了只能连续工作几天的化学电池。现在，各式各样的卫星和空间飞行器上都装上了布满太阳能电池的“铁翅膀”，使它们能够在太空中长久邀游。我国1958年开始进行太阳能电池的研制工作，并于1971年将研制的太阳能电池用在了发射的第二颗卫星上，随后，又向高效能的砷化镓太阳能电池迈进。1991年，我国砷化镓太阳能电池试验成功，并在“风云一号”气象卫星上正常使用，使我国成为继美、日、俄后的第四个拥有砷化镓太阳能电池太空试验数据的国家。
太阳能电池不仅是太空骄子，也被人们生产、生活的许多领域视为至宝。
从1974年，世界上第一架太阳能电池飞机在美国首次试飞成功以来，无污染，噪音小，节能耐用的太阳能飞机便飞速地发展起来，从飞行几分钟，航程几公里到飞越英吉利海峡，航程2000多公里，只用了六七年时间。现在，最先进的太阳能飞机，飞行高度可达2万多米，航程超过4000公里。
在建造太阳能电池发电站上，许多国家也取得了较大进展。1985年，美国阿尔康公司研制的太阳能电池发电站，用108个太阳板，256个光电池模块，年发电能力300万度。德国1990年建造的小型太阳能电站，光电转换率可达30%多，适于为家庭和团体供电。1992年美国加州公用局又开始研制一种“革命性的太阳能发电装置”，预计可供加州1／3的用电量。用太阳能电池发电确实是一种诱人的方式，据专家测算，如果能把撒哈拉沙漠太阳辐射能的1%收集起来，足够全世界的所有能源消耗。
生活中，太阳能电池电话已在一些国家得到了应用。约旦的一些公路两旁，常见到“顶着”太阳能电池板的电线杆，司机随时可以使用这种太阳能电池电话。芬兰制成了一种用太阳能电池供电的彩色电视机，太阳能电池板就装在住家的房顶上，还配有蓄电池，保证电视机的连续供电，既节省了电能又安全可靠。日本则侧重把太阳能电池应用于汽车的自动换气装置、空调设备等民用工业。我国的一些电视差转台也已用太阳能电池为电源，投资省，使用方便，很受欢迎。
当前，太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化；小功率小面积的太阳能电池在一些国家已大批量生产，并得到广泛应用；光电转换技术日益成熟，转换率逐步提高；可以预见，太阳能电池——这个电池家族的后起之秀，很有可能作为替代化石燃料的重要能源，在人们的生产、生活中占有越来越重要的位置。
这个请参考：新能源影响的研究表明太阳能发电非常理想 一项根据能源使用的影响为未来能源排序的研究发现生物燃料是最糟糕的选项。 根据这项分析，使用乙醇导致了最多的气候破坏、空气污染、陆地和野生生物的破坏，以及化学废物。该研究称这是“首次对已经提出的全球变暖、空气污染和能源保障的大规模解决方案的全面比较性评估”，它考虑了利用11种不同的能源为3种新技术汽车提供能量的影响。这些汽车使用电池、氢燃料电池或者乙醇燃料。 它权衡了它们对于全球变暖、空气和水污染以及热污染(例如电厂把冷却液中的热传递给水)。它还考虑了它们对于水资源供应、陆地使用、野生生物和资源可用性的影响。研究还考虑了对能源保障、核扩散、死亡率以及营养不良的间接影响。 该研究发现为电池汽车提供能量的风力发电的表现最佳。这一组合在7个问题上都表现最好，“包括最重要的问题——降低死亡率和气候破坏，”该研究的作者、美国斯坦福大学的大气/能量项目的负责人Mark Jacobson说。风电为燃料电池汽车提供能量的组合稍逊于前者。 居于第二层次的是利用太阳光伏发电或聚光太阳能发电(把大片太阳光聚集成高能量的光束)以及地热、潮汐和波浪发电的电力的电池汽车。第三层次包括利用氢能源、核能、使用碳捕获和贮存技术的煤电厂提供电力的电池汽车。 两个液体燃料选项——玉米-E85和纤维素-E85乙醇——排在最后。 但是约旦原子能委员会的燃料循环委员Ned Xoubi说：“发展中国家急需能源。能获得的可持续的、廉价的、清洁的能源的最佳选择是核能。”“它是全世界最有竞争力的能源之一，比风电成本更低，需要的土地更少。” 埃及开罗的国立研究中心的生物技术专家Magdi Tawfik Abdelhamid说：“没有科学理由把生物燃料放在最糟糕的能源选项的清单上。发展中国家利用海藻生产生物燃料可以被认为是一种廉价、对环境友好的能源，它不会危及粮食安全。” 该研究发表在上月(12月1日)出版的《能源和环境科学》杂志上。中国太阳能发电遭遇现实困惑 开发利用太阳能发电，使之成为能源体系中重要的替代能源可以说是人类能源战略上的终极理想，而现实中，要实现太阳能发电市场化的利用，让阳光的照射成为现实可用的能源，却是另一个令人困惑的话题。 “未来的供电将从集中电源发展为分散又相互联系的电力系统，就像现在的互联网。每家都利用太阳能独立发电，同时又通过线路与大型电网相连。当太阳能出现短缺的时候，可以通过电网获得补充当自家电能过剩时还可以向电网传送电力。”国家能源局可再生能源司副司长史立山给记者描绘了一幅未来能源使用的理想画面。“那时，火电等常规能源将充当替补角色，人类面临的化石能源枯竭和环保问题将得到解决。这是未来能源系统发展的方向。” 对抗30亿吨年耗煤量的终极希望 在国家发展与改革委员会大院里，有这样一个有趣的现象：院内的路灯都是太阳能照明，这样的路灯清洁、宁静，没有污染。像这样的路灯，在发改委院内共有100千瓦。 “中国要解决自身发展的能源和环境矛盾问题，太阳能是一个非常好的替代能源，它不仅是中国的未来能源，也是世界的未来能源。”中科院电工研究所研究员马胜红说：“目前，中国年消耗煤已经达到25亿吨，而我们必须把年耗煤量控制在30亿吨以内，以减少对环境的破坏。目前，国家在大力开发风能、水电等能源，按照科学测算，如果把风能和水电全部的潜能开发出来，依然难以满足未来能源需要。因此，太阳能以其洁净持久性具有不可比拟的优势。” 史立山说，目前中国的太阳能发电利用主要在三个方面：一是建设太阳能光伏发电，解决边远地区的人口用电，2002年至2003年通过政府投资50亿元建设太阳能发电，解决了1000个乡近200万人口用电问题；二是在城市中结合大型建筑建设一批分散并网的小型太阳能发电厂；三是利用西部比较丰富的沙漠、戈壁资源，建设一批太阳能发电站。 “伸手可得的温暖”在成本面前裹足太阳是一个巨大无尽的能源之源，只要伸出手就能触碰到阳光的温暖，太阳能仿佛离我们很近。开发利用太阳能，使之成为能源体系中重要的替代能源可以说是人类能源战略上的终极理想，而现实中，要实现太阳能发电市场化的利用，让阳光的照射成为现实可用的能源，却是另一个令人困惑的话题。 目前，中国光伏发电使用量很少，2007年年底发电装机只有10万千瓦。根据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会等机构共同发布的《中国光伏发展报告》预计，如能得到稳定的政策支持，到2030年，中国太阳能光伏发电装机容量将达到1亿千瓦，年发电量将达到1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型火电厂，不仅节约大量煤炭、石油等不可再生资源，而且对节能减排，保护环境将起到重要作用。 “太阳能光伏发电发展最大的现实难题是成本，中国目前光伏发电成本是常规能源发电的十倍。”史立山说。 史立山分析说，太阳能发电有一个非常值得研究的能源价格体系，最关键的是硅原料的价格。硅原料的价格占太阳能发电生产总成本的三分之一以上近二分之一，它的成本有很多人为市场的因素在推高。2000年，硅的价格才20美元每公斤，现在已经达到400美元每公斤。硅原料的供不应求造成它的价格10至20倍的上涨。最近世界各国包括中国都在上硅原料的生产工厂。规模效益也会影响成本，如果硅成本能大幅下降，将会带来太阳能发电成本的大幅下降。
