1. 光电将需要太多的土地面积? 10m*2m=20㎡ 我们将使用平均值4千瓦时(千瓦时)/平方米/天，代表保守的世界平均水平。现在典 型的光伏组件将阳光转化为电能的效率约为20%，因此，每平方米光伏组件平均产生4 × 0.2 = 0.8千瓦时的每天的电能。我们可以计算给定数量所需的面积(m2)用E除以0.4千 瓦时/m2表示电能E单位千瓦时。对于一个典型的家庭，让我们假设房子里有四个人。 让我们用平均6000千瓦时/人/年但是，这包括他们所有的电力需求，包括工作、上学以 及生产产品所需的电力他们购买，为路灯供电，为家里抽水，等等。自人们一天中有三 分之一的时间是醒着的，假设是三分之一他们的电力需求中有一半是在家中供应的，即 每人每年2000千瓦时。 用这个数除以一年365天，得到的结果是每人每天5千瓦时，或者20千瓦时一个四口 之家。这与来自不同来源的家庭数据一致美国和欧洲。因此，他们将需要20千瓦时/0.8 千瓦时/平方米，需要20.8平方米的太阳能模块来提供他们全年的电力需求。因此，这 是一个矩形区域5×5米的太阳能组件就足够了。事实上，许多屋顶都是关于这个尺寸， 而且很多房子周围都有这个尺寸的阳光区，所以这是可能的为一个四口之家，提供正常 现代家庭的所有便利。所有的电力都来自他们房子或院子里的光伏组件。

　　太阳能电池是由材料制成的叫做 半导体，它有弱结合的电子，占据一 个叫做价带的能量带。当能量超过一 定的阈值时，称为带隙能量，作用在 价电子上，化学键被打破，电子就 “自由”地在一个叫做传导带的新能 量带中移动通过材料“导电”。因此， 导带中的自由电子被带隙与价带分开

　　第三代光伏电池综合了第一、二代太阳能电池的优点，克服了第一代太阳能电池成本较高、第二代薄膜太阳能电 池转换效率低的不足，并且具有原材料丰富、无毒、性能稳定而三、对环境无危害等优点，在未来的光伏市场中会有 很好的发展前景。

　　作为第三代新型高效太阳能电池的典型代表，GaAs 叠层太阳能电池的发展是与CPV系统紧密相连的。与传统的晶 硅电池发电系统相比，CPV产业还处于起步阶段，全球 CPV装机容量还不是太大。目前全球装机容量仅有 500MW 左右 。这主要是因为与晶硅等太阳能发电技术相比，CPV现在的建设成本并无太大优势，但作为一项新兴技术，随着生产 规模的扩大、电池片效率的提高、跟踪系统、聚光模块和冷却模块设计的改进、生产技术的进步等等，其成本有着巨 大的下降空间。未来 CPV系统的成本和技术优势将逐步显现，届时也将获得巨大的市场空间。

　　光伏发电是一种技术，当半导体被照明时，由光子产生以瓦(W)或千瓦(kW)为单位的直流电。只要阳光照射在太阳能 电池上(个人的名字)PV元件)，它产生电力。当光停了，电也就停了。

　　在光伏发电厂供电时关闭一些传统发电厂。适当的电网管理将允许多达20%到30%的电力生产是间歇性的。 但现在要面对现实。累计生产光伏组件到2002年约为2000兆瓦。因此，如果你把所有的光伏电池板把它们都放在 同一个阳光下，假设太阳能发电厂在满负荷运行相当于6小时，由于日照日数的变化)，在同一时间，它们产生的电力 足以取代一个人在上世纪产生烟雾或放射性废物的500兆瓦发电厂。。显然，如果我们想让光伏发电，对世界能源供 应做出任何有意义的贡献，都是非常巨大的增长。在制造能力方面是需要的。此外，光伏电力非常昂贵，目前的价格 是传统替代品的5到10倍。

　　(以电子伏特为单位或者电动汽车)。 释放电子所需的能量可以由光子提供 光的粒子。

　　当太阳能电池暴露在阳光下时，光子撞击价电子，打破化学键，将价电子泵入传导乐队。在那里，有一种特殊的 选择性接触，可以收集导电带电子驱动这些电子到外部电路。电子做功失去能量在外部电路如抽水，旋转风扇，驱动 缝纫机电机、灯泡或电脑。它们通过回路被恢复到太阳能电池中通过第二个选择触点，将它们返回到价带和开始时的 能量是一样的。这些电子在外部的运动电路和触点称为电流。电子所处的势是传递到外界的能量略小于阈值即被激发 电子;也就是带隙。因此，在带隙为1ev的材料中，电子被2ev的光子或3ev的光子激发，两者的势都是小于1v(即电子以 1ev的能量传递)。电力产生的是电流乘以电压的乘积;也就是说，幂就是数字乘以它们的势。

　　今天使用光伏发电可能会对经济系统产生严重的负面影响。因此，要求立即和完全使用光电在技术上或者经济上是 不可行的。这在社会上也是不可接受的。 ✓ 代替所有的发电设施、水电、风电、核电等 ✓ 太阳能光伏是间歇性特性辐射，白天和黑夜差距很大 ✓ 太阳能不能很好的储存，容易出现电量浪费

　　阳光是分布在一定能量范围内的光子光谱。光子的能大于能带隙能(阈值能)能激发电子从价带到导带，在那里它们可以离开器件 并产生电流权力。能量小于能隙的光子不能激发自由电子。相反,这种能量通过太阳能电池，并在后面以热量的形式被吸收。太阳能 电池在阳光直射下可略(20-30◦C)比环境空气温度高。这些是光伏的显著特征，解释了安全、简单、运行可靠。

　　图1显示了60多个国家的人类发展指数(HDI)，其中包括地球上90%以上的国家人口，相 对于每年人均耗电量。人类发展指数为该指数由联合国编制，是根据预期寿命、教育成就 和人均国内生产总值计算的。中国目前平均用电在0.8度。十三亿人口，按照平均寿命75岁. 每年的用电量都是非常恐怖的。1300000000*0.8=1040000000khw

　　事实上，实验室电池的效率已经达到了25%，华体会体育在一个漫长而复杂的过程中，每一个可能提高效率的细节都已经被 尝试过了，实现产生一个复杂但接近理想的装置结构。这是有解释的。在第七章。然而，大多数工厂使用一些变化的 晶圆和电池制造，上面所述的工艺，包括丝网印刷工艺，即导致15%的单色晶胞或13%多晶胞。在模块中，这些效率 降低到14%或者12%，主要是由于重新定义的区域，现在包括模块框架。这流程被认为是成本和性能之间的最佳折衷 方案。

　　当前太阳能电池的研究和制造的目标 •通过制造更薄的电池或使用更少的半导体材料 •使用较便宜的半导体材料。这些往往不那么纯粹和完美。 •用不那么昂贵、不那么完美的半导体来提高太阳能电池的性能 •即使用这种较差的材料保持较高的生产产量，即减少细胞的数量或模块被质量控制不合格 •通过减少半导体和电池制造中的浪费，提高材料利用率 •通过使用聚光器增加太阳能电池的通量，而不增加成本或光学损失太多。通过这种方式，使用的半导体材料更少。 •通过有效吸收更多光谱来提高太阳辐射利用率 •提高生产过程的速度和吞吐量 •简化加工步骤(这降低了制造成本，提高了成品率)和减少设备成本 •降低成本，提高BOS(辅助元件)的可靠性

　　太阳能发电，也被称为光伏(PV)，已经显示自20世纪70年代以来，人类可以获得相当大 一部分电力不需要燃烧化石燃料(煤、石油或天然气)或产生核裂变反应。光伏能帮助我们 避免大多数与我们目前的技术相关的威胁电力生产，也有许多其他的好处。光伏产业已经 证明了这一点为人类生产电力，有广泛的应用范围，包括气候和地理位置。电是我们所拥 有的最通用的能源形式。它允许发达国家公民的照明，制冷，卫生，室内气候控制在他们 的家庭，企业和学校，并广泛可接触各种电子和电磁介质。获取和消费电力与生活质量密 切相关。光伏电30多年来一直为环绕地球或飞往火星的卫星提供动力。向世界各地不同市 场和环境(外太空)输送电力。它还可以让我们做我们已经在做的事情。为什么光伏发电公 平?，因为几乎每个人都能接触到阳光。光伏发电是一种可持续、无污染、公平的方式来 进行。

　　太阳能电池的核心都是pn结。建模和理解用pn结的概念可以简化很多。这个pn结是由产生导电带或价带选择性接触的“掺杂”变 成n面(带大量负电荷)，另一端变成p面(带大量正电荷)。

　　硅(Si)是地壳中最丰富的材料之一，目前90%的PV应用都使用硅(c-Si)作为半导体传导体。令人惊讶的是，一些材料比其他半导体 更适合吸收太阳能。有些被称为薄膜半导体电容器，其中是非晶硅(a-Si)、铜、铟、二硒化镓(Cu(InGa)Se2或CIGS)和碲化镉(CdTe)接收大 部分的注意力。太阳能电池在集中阳光下工作使用透镜或镜子作为聚光器，使一小块太阳能电池区域被照亮光线来自更大的区域。这 节省了昂贵的半导体，但增加了系统的复杂性，因为它需要跟踪机制来保持光的聚焦当太阳在天空中移动时照射在太阳能电池上。硅 和III-V半导体，由砷化镓(GaAs)和镓铟等化合物制成磷化石(GaInP)在实际应用中，大量的太阳能电池是相互连接的封装成单元称为光 伏模块，这是产品通常出售给客户。

　　•1839年贝克勒尔(FR)在液体电解质中发现了光电效应 •1873年史密斯(英国)发现固体硒的光导性 •1877年，亚当斯和戴(英国)发现硒管中的光电电流;第一次观察固体PV效应 •1954年首次报道的6%高效太阳能电池:Si(美国贝尔实验室)和Cu2S/CdS(美国空军) •1955霍夫曼电子(美国)提供2%高效硅光伏电池1500美元/瓦特 •1959霍夫曼电子(美国)提供10%效率的硅光伏电池 •1963年夏普公司(JP)生产第一个商用Si模块 •1966年搭载1千瓦阵列的NASA轨道天文台发射 •1970年Alferov, Andreev等人在苏联制造了第一个GaAs异质结构太阳能电池 •1972年第一届光伏会议包括地面应用的会议(IEEE) •1975年Hovel(美国)的第一本致力于光伏科学技术的书 •1980年第一个使用Cu2S/CdS的10%薄膜太阳能电池(美国) •1982年第一个1mw公用事业规模的光伏发电厂(美国CA)，采用两轴上的Arco Si模块 •1985年是高效硅太阳能电池的大年:硅太阳能电池在标准阳光下20%,(澳大利亚新南威尔士大学)[36]和在200X浓度下25%(美国 斯坦福大学) •1986年第一个商用薄膜电源模块，来自美国Arco Solar公司的a-Si G4000 •1994年GaInP/GaAs 2端聚光多结30% (NREL，美国) •1995年德国“1000屋顶”示范项目在房屋上安装光伏发电，启动德国、日本等国目前的光伏立法是有利的 •1996光电“染料敏化”固体/液体电池达到11% (EPFL，瑞士) •1998年Cu(InGa)Se2薄膜太阳能电池达到19%效率(NREL, US)[40]可比multicrystalline Si。美国在深空1号发射的首个空间聚光阵列(5 千瓦)高效GaInP/GaAs/Ge三结电池