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2007-6-5 五邑大学 科普讲坛 五邑大学 科普讲坛 太阳能电池的研究进展与产业现状 五邑大学 数学物理系 纳米与薄膜材料研究所 王忆 陈瑞祺科学馆208 Email: yiwangll@ Tel:3296042(O),2007年6月5日 Outline I. 引言及世界能源状况 II. 太阳能电池状况 III. 太阳能电池及其分类 IV. 硅系太阳能电池 V. 染料敏化纳米晶太阳能电池 VI. 聚光式自动跟踪太阳能发电系统 VII.太阳能电池的产业现状 I. Introduction World Energy Sources 1、地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于1.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。 2、包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、都是太阳能转换而成。 3、太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。 Power reaching earth 1.37 KW/m2 World Energy Sources Non-Renewable Energy Sources Conventional Petroleum Natural Gas Coal Nuclear Unconventional (examples) Oil Shale Natural gas hydrates in marine sediment Renewable Energy Sources Solar photovoltaics Solar thermal power Passive solar air and water heating Wind Hydropower Biomass Ocean energy Geothermal Waste to Energy Peak Production of Petroleum in US Projected World Peak Production of Petroleum 1999 Regional Shares of Crude Oil Production (3445 Mt) World Energy Consumption World Energy Consumption World Total Energy Consumption 1990 -2020 (Quadrillion Btu) Building integrated Building integrated III. Solar Cells 太阳能电池对材料的要求 半导体材料的禁带不能太宽 要有较高的光电转换效率 材料本身对环境不造成污染 材料便于工业化生产且材料性能稳定 1、太阳光能转换成电能的装置，采用半导体产生PN结来获得电位。 2、太阳能电池是物理电池之一。 Working Principles of SCs Classification of Solar Cells 1、硅系太阳能电池 2、多元化合物薄膜太阳能电池 3、聚合物多层修饰电极型电池 4、染料敏化纳米晶太阳能电池 各类太阳能电池的制造方法及研究状况 V.染料敏化纳米晶体太阳能电池 目前，DSSCs的光电转化效率已能稳定在10％以上，寿命能达15～20年，且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/5～1/10. Advantages 制成透明的产品，应用范围广； 在各种光照条件下使用； 光的利用效率高； 对光阴影不敏感； 可在很宽温度范围内正常工作…… 电池结构 工作原理 敏化剂分类 联吡啶金属络合物系列 酞菁（Phthalocyanine）系列 卟啉（Porphyrin）系列 纯有机染料系列 纳米TiO2 薄膜极材料 太阳能电池的应用领域 优点： 属于可再生能源，不必担心能源枯竭 太阳能本身并不会给地球增加热负荷 运行过程中低污染、平稳无噪音 发电装置需要极少的维护,寿命可达20年 所产生的电力既可供家庭单独使用也可并入电网 用途广泛 VI. 聚光式自动跟踪太阳能发电系统 VII. 产业现状和前景 N3 Black dye Ref: Nazeeruddin M.K., et al., J. Am. Chem. Soc., 1993,115,6382 Nazeeruddin M.K., et al., Chem. Commun., 1997,1705-1706 联吡啶金属络合物系列 卟啉系列和酞菁系列 Ref: (1)A.