太阳能利用科学(共8单元）.pptx

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第一章绪论世界能源生产和消费概况1太阳能资源利用的特点2太阳能资源利用的发展历程3世界太阳能资源分布4中国太阳能资源分布56中国和国际太阳能学会组织1.世界能源生产与消费情况全球能源利用现状：

目前，世界主要能源是石油、天然气、煤炭、核能和可再生能源，石油、天然气和煤炭这三种能源占据着全球80%以上的能源份额。

这三种能源又被称为“化石能源”，这些能源在使用时有二氧化碳排放，这不仅造成气候变暖，而且不可避免地会产生粉尘、酸雨等污染。

粉尘雾霾酸雨1.世界能源生产与消费情况应对气候变化举措：

在2016年签署的巴黎协定是历史上第一次绝大部分国家都做出承诺，要对燃烧煤炭、石油和天然气排放有害气体所造成的全球暖化进行遏制，巴黎协定的签署国同意把全球平均气温升幅控制在工业革命前水平以上低于2之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5之内。

2020年9月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上指出:

“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

”1.世界能源生产与消费情况我国能源消费结构与世界平均水平相比，我国过度依赖煤炭，石油和天然气支柱作用不足，核能发展相对滞后，但可再生能源发展态势较好，高于世界平均水平。

我国能源消费现状：

我国能源需求增长迅猛，过去10年能源消费增长了54.6%，2017年能源消费31.32亿吨油当量，占全球能源消费总量的23.2%，是全世界最大的能源消费国。

1.世界能源生产与消费情况我国清洁能源利用：

2018年底，我国发电装机容量、年发电量分别达到19亿kW、7万亿kWh,其中水电、风电、太阳能发电装机分别达3.5亿kW、1.8亿kW、1.7亿kW,均居世界第一。

水电、风电、太阳能发电技术可开发量分别超过6.6亿kW、35亿kW、55亿kW,能够满足需求。

开发率分别为53%、5.1%、3.1%，发电量占比为25.3%，清洁能源开发力度仍需继续加大。

我国发电量结构比例2.太阳能资源特点太阳能常指太阳的热辐射能量，主要表现为太阳光线，其可用作发电或者为热水器提供能源，由太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。

可利用时间长优点清洁安全易得易用数量巨大缺点成本高、效率低稳定性差分散性大2.太阳能资源特点常见太阳能发电方式：

光热电转换一般利用太阳能集热器将所吸收的热能加热工质，再利用工质蒸气驱动汽轮机进行发电光电直接转换利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，基本装置就是太阳能电池2.太阳能资源特点太阳能光热利用：

太阳能热水器太阳房太阳能温室太阳能干燥系统太阳能可以全方位地解决建筑内热水、采暖、空调和照明用能，是理想的绿色建筑方案。

太阳能与建筑的一体化研究与实施，是未来太阳能开发利用的重要方向。

3.太阳能利用发展近百年太阳能的发展历程经历了多次高潮与低谷的转变。

不同于煤、石油、核能的发展，人们对太阳能其认识差别大，反复多，发展时间长。

一方面太阳能的开发难度大，短时间内很难实现大规模利用:

另一方面太阳能利用还受矿物能源供应、政治和战争等因素的影响，发展道路比较曲折。

时间地区成果1615年法国太阳能驱动的发动机1900年代采用平板集热器和低沸点工质1945年美国硅太阳能电池1952年法国50kW的太阳炉1955年以色列黑镍等选择性涂层1960年美国平板集热器供热的氨水吸收式空调1970年代日本复合抛物面聚光器（CPC）、真空集热管、非晶硅太阳能电池、光解水制氢4.太阳能资源分布世界上太阳能资源分布：

资源丰富程度地区代号年辐射总量/（kWh/）平均日辐射量/（kWh/）典型地区最丰富17504.8北非、中东、中美洲很丰富140017503.84.8澳大利亚中部、中欧较丰富105014002.93.8澳大利亚南部、南美洲、日本一般10502.9北欧、南极和北极圈地区根据国际太阳能热利用区域分类，全世界太阳能辐照度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。

4.太阳能资源分布我国太阳能资源分布：

高值地带青藏高原地区：

青海和西藏平均海拔在4000米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，人烟稀少，有大片开阔地带，日照时间长低值地带四川盆地：

四川和贵州两省及重庆市的太阳年辐射总量最小，尤其是四川盆地，地势起伏较大，常年多雨多雾，晴天较少4.太阳能资源分布总体分布：

一、二、三类地区的年日照时数大于2200h，年辐射总量高于5016MJ/,是我国太阳能资源很丰富或较丰富的地区，面积较大，占全国总面积的95%以上。

我国太阳能资源丰富度分布比例一类地区：

内蒙古额济纳旗以西、甘肃酒泉以西、青海东经100以西的大部分地区，西藏东经94以西大部分地区等二类地区：

新疆大部、内蒙古额济纳旗以东大部、黑龙江西部、吉林西部辽宁西部、河北大部、北京、天津、山东东部、山西大部等三类地区：

内蒙古北纬50以北、黑龙江大部、吉林中东部、辽宁中东部、山东中西部等四类地区：

四川东部、重庆、贵州中北部、湖北东经110以西、湖南西北部等5.太阳能相关学会组织中国可再生能源学会（原中国太阳能学会）：

中国科学技术协会所属，1979年9月6日在西安市成立，于1980年7月加入国际太阳能学会，2000年加人国际氢能协会，2002年加人世界风能协会，涉及热利用、光伏、风能、生物质能、光化学、氢能、太阳能和建筑等领域。

中国可再生能源学会网址:

我国涉及太阳能研究的组织还有中国工程热物理学会、中国光伏行业协会、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国标准化协会太阳能应用分会、中国电机工程学会等。

5.太阳能相关学会组织1954年在美国亚利桑那州成立，是世界上可再生能源领域最早最权威的非营利性会员组织。

ISES在50个国家设有分部，30000多位会员遍布世界110多个国家，学会成员分为国际、国家和地区三种组织形式，致力于支持可再生能源利用事业。

国际太阳能学会网址:

www.ises.org主要出版物：

可再生能源聚焦RenewableEnergyFocus；太阳能杂志SolarEnergyJournal；袖珍指南PocketReferenceBooks；太阳能袖珍手册（2005年出版）SolarEnergyPocketBookpublishedin2005；风能袖珍手册（2008年出版）WindEnergyPocketBookpublishedin2008等国际太阳能学会（ISES）：

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ScienceofSolarEnergyUtilization第二章太阳辐射能太阳的结构太阳辐射12日地距离与太阳角的计算3地球的自转与公转4地表辐射5地面太阳辐射量中的太阳直射辐射6地面太阳辐射量中的散射辐射7目录1太阳的结构直接太阳辐射天空散射辐射地表散射辐射地面长波辐射大气长波辐射太阳辐射能（solarradiationenergy）是太阳辐射所传递的能量，几乎全部来自太阳内部的热核反应，其整体辐射能量分布与温度5800K左右的黑体辐射分布接近。

1太阳的结构直接太阳辐射：

太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的辐射。

在大气上界的太阳辐射，由于大气分子及大气中气溶胶、云层等吸收、散射、反射等作用，而呈现出不同程度的削弱。

相对说来，大气对太阳辐射的散射作用，则是削弱太阳辐射能的一个主要原因。

由于大气层对电磁波作用的选择性，才产生了所谓的“大气窗口”。

太阳直接辐射的强弱和太阳高度角、大气透明度、云况、海拔高度等因素有关。

散射辐射：

是太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的辐射。

在大气上界的太阳辐射，由于大气分子及大气中气溶胶、云层等吸收、散射、反射等作用，而呈现出不同程度的削弱。

太阳辐射的总辐射强度是直接辐射强度和散射辐射强度的总和。

一般在晴朗无云的情况下，散射辐射的成分较小；在阴天、多烟尘的情况下，散射辐射的成分较大。

1太阳的结构按照由内向外的顺序，太阳是由核心、辐射层、对流层、光球层、色球层、日冕层构成。

光球层之内称为太阳内部，光球层之外称为太阳大气。

1.太阳的核心太阳的核心位于太阳的中心部位，简称日核。

如果太阳的半径为R，则太阳核心的范围在00.25R。

日核是太阳发射巨大能量的源头，称为核反应区。

太阳总聚变能的90%产生在这个区域，并以对流和辐射的方式向外传输，释放出巨大的能量。

2.太阳辐射层太阳辐射层的范围为0.250.86R，也被称为内部中间层。

这里包含了各种电磁辐射和粒子流。

辐射从内部向外部的传递过程是多次被物质吸收而又再次发射的过程。

3.太阳对流层对流层也称对流区，位于辐射层的外侧区域，其厚度约有十几万千米。

由于这里的温度、压力和密度梯度都很大，太阳气体呈对流的不稳定状态。

太阳内部能量就是靠物质的这种对流，由内部向外部传输。

1太阳的结构4.太阳光球层对流区的外层也就是肉眼可见的太阳表面，称为光球。

光球是一层不透明的气体薄层，它确定了太阳非常清晰的边界。

光球是太阳的最大的辐射源，几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。

5.太阳色球层太阳大气的上层称为色球层，主要组成为氢和氦。

太阳的温度分布从核心向外直到光球层，都是逐渐下降的，但到了色球层，却又反常上升，到色球层顶部时已高达几万度。

由于色球层发出的可见光总量不及光球的1%，因此人们平常看不到它。

6.日冕日冕是太阳大气的最外层，如图2-2所示，由高温、低密度的等离子体组成，亮度微弱，温度高达106K，厚度有时可达太阳半径的几十倍。

由此可见，太阳是由多层具有不同波长辐射和吸收的辐射体组成，不是定温黑体。

图2-2日冕2太阳辐射1.太阳辐射能6.57108t氢6.53108t氦核聚变太阳亏损4106t产生的功率为3.91023kW电磁波形式向太阳以外的太空辐射到达地球大气层的上边界功率1.731014kW到达地球表面功率8.51013kW相当于全世界发电量的几十万倍根据太阳自身氢的总储量以及太阳内部产生氢聚变的速率进行估算，太阳的氢聚变过程足够维持600亿年，地球内部氢聚变过程的寿命约为50亿年，从这个意义上讲太阳寿命大大高于地球。

2太阳辐射2.太阳辐射波谱太阳发生的电磁辐射在大气顶上随波长的分布叫太阳光谱，它包括紫外线、可见光和红外线，占据电磁波谱中0.3-3m的波段，其光谱能量分布如图2-3所示。

地球大气层外太空中的太阳辐射，其辐射能能量主要分布在可见光（0.40.76m）和红外区（0.76m），分别是46.43%和45.54%，紫外区（时，（2-8）当正午太阳在天顶以北，即时，（2-9）3日地距离与太阳角的计算2）太阳方位角计算太阳方位角为地球表面上的某点和太阳的连线在地平面上的投影与南向（当地子午线）之间的夹角，表示为s。

从北向东为正，相反方向为负。

（2-10）（2-11）可得日出日没的时角表达式为：

（2-12）3日地距离与太阳角的计算

（2）日出日没的方位角（2-13）代入（2-10），得日出日没方位角表达式：

（2-14）3日地距离与太阳角的计算（3）太阳入射角的计算太阳入射角是太阳入射线与倾斜面法线之间的夹角（2-15）或式中，斜面倾角；倾斜面方位角；如果是水平面，=0，则对于北半球，朝向赤道的倾斜面，=0（2-17）对于南半球，朝向赤道的倾斜面，=180如果是水平面，=0，则（2-16）（2-18）（2-19）（2-20）4地球的自转与公转图2-8地球绕太阳公转阳光垂直照射在地球的赤道位置上，地面上昼夜相等。

春分日夏至日阳光垂直照射在北纬2327的地区表面上，在南极圈（南纬6633）内的地区整天见不到太阳，而北极圈内的地方则整天太阳不落。

秋分日阳光又垂直照射在地球的赤道位置上，地面上昼夜相等冬至日阳光则垂直照射在南纬2327的地球表面上，北极圈（北纬6633）内整日不见阳光，而南极圈内的地方则整天太阳不落。

地球上，一天中有昼夜之分，一年中又有春夏秋冬四季之分。

这些自然现象，都是地球自转以及地球绕太阳公转而引起的。

地球公转的轨道称为“黄道”，公转轨道所在的平面称为“黄道面”。

地球的赤道平面与黄道平面的夹角称为赤黄角，在一年中的任一时刻都保持为2327。

地球运行到不同的位置时，阳光投射到地球上的方向也就不同，形成地球上一年四季的变化。

4地球的自转与公转由于地球绕太阳运行轨道是一个椭圆，所以地球和太阳之间的距离在一年之内是变化的。

如表2-2所示，一月初地球过近日点，那时它离太阳比日地平均距离小1.7%；七月初地球过远日点，那时它离太阳比日地平均距离大1.7%；四月初和十月初，地球和太阳的距离等于日地距离。

所谓“日地平均距离”是指地球公转的长直径，它等于1.496108km。

天文学常用它最为计量天体距离的单位，称为一个“天文单位”。

由表2-2可以看出，一年中的日地距离变动大约5106km。

太阳辐射功率或辐射通量：

单位时间内，太阳以辐射形式发射的能量，单位为瓦（W）辐射度或辐照度：

太阳投射到单位面积上的辐射功率，单位为瓦/平方米（W/m2）4地球的自转与公转日射测定学中规定，以日地平均距离所对应的日射数值为标准值，其他任何时间测定的日射数值，都统一修正到日地平均距离的情况下去进行比较。

根据平方反比定律，可以有一下公式：

（2-24）式中：

日地平均距离所对应的日射数值；SR任何时间测定的日射数值；R0日地平均距离；R任何时间的日地距离。

实际应用中一般不直接使用任何的日地距离，按公式进行计算；而是根据事先做好的表格，如书上表2-3所示，按日历的日期去查找（R/RO）2。

为5地表辐射1.大气成分地球上的大气，有氮、氧、氩等常定的气体成分，有二氧化碳、一氧化二氮等含量大体上比较固定的气体成分，也有水气、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等变化很大的气体成分。

其中还常悬浮有尘埃、烟粒、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体和液体的气溶胶粒子。

从高度100km至大约高度85km的大气层，这些气体都是均匀混合的，在85km的高度附近，光分解和引力扩散分解都随着高度的增加逐渐变得重要起来。

在对流层CO2随着季节的变化只有百分之几。

主要富集于平流层中下层（1535km）的O2也有较大的季节和地理变化，另外，气态、液态和固态的水，在大气中均有存在。

5地表辐射2.均质大气均质大气是一个气象学专业术语，是指假设密度不随高度变化的一种模式大气。

大家知道，当辐射通过某种介质时，必然会由于受到介质的吸收和散射而减弱。

1729年法国物理学家布格尔（Bouguer）用实验的方法研究得到辐射受介质衰减的一般规律，它的数学表达式是：

（2-25）式中，0为初始的辐射通量，为通过介质后的辐射通量，L为介质的相对厚度，为介质的透射比，当L=1时，=/0。

1760年德国物理学家朗伯（Lambert）进一步研究了此类问题，指出辐射通量的相对变量应与吸收介质层的厚度dL成正比，即：

（2-26）式中，为线性衰减系数。

将上式积分，当L=0时，=0，整理后可得：

（2-27）上式通常称为布格尔-郎伯定律。

5地表辐射布格尔-郎伯定律是在均匀介质条件下得到的，即在气体介质中，各处的温度、湿度、气压等项参数都应是相同的，但该条件在实际大气中是无法满足的。

为了说明布格尔-郎伯定律对地球大气的适用性，必须将实际上物理不均匀的大气看做是均质大气。

均质大气：

指有条件的大气，指大气中空气的密度到处都相同，成分也与实际大气相差无异，而当地的气压与实际大气相同，均质大气与实际大气的区别在于，均质大气的高度是一个完全确定的数值，并满足下式：

（2-28）式中，H为大气离地面的高度，m；b为当地的气压，N/m2；为大气中空气的密度，kg/m，g为重力加速度，m/s2m/s2。

5地表辐射3.大气质量大气透明度是太阳光沿铅直方向由大气外界传播至某一高度的过程中，透过的光强占入射光强的比率，一般用P表示。

太阳辐射进入地球大气层之后，将被空气中的各种成分（如：

臭氧、二氧化碳、水蒸气、灰尘等）所吸收、反射和散射，这使得到达地球表面的太阳辐射受到显著的影响，如图2-9所示。

可见，到达地球表面上的太阳总辐射由直射辐射和散射辐射两部分组成。

图2-9大气层对太阳辐射的影响5地表辐射图2-10大气质量m的计算示意图4.大气质量大气质量是太阳光线穿过地球大气的路径与太阳光线在天顶角方向时穿过大气路径之比，一般用m表示，是无量纲量。

A为地球海平面上一点，当太阳在天顶位置时S时，太阳辐射穿过大气层到达A点的路径为OA，而太阳位于任一点S时，太阳辐射穿过大气层的路径为OA。

则大气质量定义为（2-29）式中：

直射入地球的太阳光线与地球水平面之间的夹角，称为太阳高度角。

6地面太阳辐射量中的太阳直射辐射1.大气透明度计算根据布克兰贝特定律，波长为衰减为：

积分的太阳辐射照度I,n，经过厚度为dm的大气层后，辐射强度式中：

I,n到达地表的法向太阳辐射光谱照度，W/m2；I,0大气层上界的太阳辐射光谱照度，W/m2；C大气的消光系数；m大气质量。

改写从波长0到波长的整个波段内积分全色太阳辐射照度In：

采用整个太阳辐射光谱范围内的单色透明度的平均值Pm，上式积分后为：

或式中，Pm为复合透明系数；为日-地距离修正值；ISG为太阳常数。

（2-33）（2-34）（2-35）式中：

P为单色谱透明度，6地面太阳辐射量中的太阳直射辐射2.到达地表的法向太阳直射辐射确定大气透明度后，就可以利用它来计算到达地球表面的法线方向的太阳直射辐射照度。

当Pm值订正到m=2时，式（2-34）可以改写为（2-36）式中：

日-地距离修正值；P2订正到m=2时的Pm值。

式（2-36）是用于计算到达地表法向太阳直射辐射强度的常用公式之一。

6地面太阳辐射量中的太阳直射辐射3.水平面上的太阳直射辐射以及日总量的计算到达地表水平面上太阳直射辐射照度等于垂直于太阳光线表面上的直射辐射照度，其关系见图2-11，图中AB代表水平面，AC代表垂直于太阳光线的表面，BC平行于太阳光线，AD是斜面，DAB是斜面AD的倾斜角。

图2-11太阳直接辐射照度计算在ABC中，则有（2-37）由于太阳直接辐射入射到AB和AC平面上的能量是相等的，如用H表示，则为：

代入上式&（2-38）将式（2-39）从日出至日没的时间t内积分，计算日总量（2-40）式中，Ib为水平面上直射辐射照度，W/m；In为垂直于太阳光线表面上的直射辐射照度，W/m；s为太阳高度角，；s为太阳天顶角，。

将式（2-36）代入（2-38）（2-39）6地面太阳辐射量中的太阳直射辐射4.倾斜面上的太阳直射辐射7地面太阳辐射量中的散射辐射散射辐射就是地球大气以及云层的反射和散射作用改变了方向的太阳辐射。

平板集热器不仅能利用直射辐射，也能利用散射辐射。

对于晴天来说，散射辐射的方向可以近似地认为与直接辐射相同。

但是，当天上不满云层时，散射辐射对水平面的入射角当做60处理。

1.水平面上的散射辐射晴天时，到达地表平面上的散射辐射照度，主要取决于太阳高度和大气透明度，可以用下式表示：

柏拉治（Berlage）在晴天时观测的天空日射量导出的假定天空是灯辉度扩散理论得出的水平面上的散射辐射：

纽（Liu）和佐顿（Jordan）从实验结果得出下列经验式：

（2-43）（2-44）（2-45）考虑云量直接影响散射辐射量因素，科拉德尔（Kreider）提出如下公式计算散射辐射照度：

（2-46）7地面太阳辐射量中的散射辐射（2-47）2倾斜面上的散射辐射假定天空为各向同性的散射条件下，利用角系数的互换性：

到达太阳能收集器斜面上单位面积的散射照度为：

集热器的倾角为S的平面对天空的角系数为：

将式（2-49）代入式（2-48）中得：

（2-48）（2-49）（2-50）总体上，计算倾斜面上太阳总辐射需要分别直接太阳辐射、天空散射辐射和地面反射辐射，这三部分叠加而成。

习题1太阳能能辐射受哪些因素影响？

2为什么太阳能利用领域可以将太阳看作6000K的黑体辐射？

3我国评估太阳能辐射试验的标准有哪些？

4提出地球轨道的偏心修正系数意义是什么？

5如何计算太阳赤纬角、太阳时角、太阳天顶角、太阳高度角、太阳能方位角？

5何谓大气透明度？

如何计算大气透明度，其随四季如何变化？

6何谓大气质量？

大气质量与大气透明度有什么关系？

7如何计算倾斜的平面上太阳能辐射照度？

8如何计算倾斜平面上的散射辐射照度？

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化合物太阳能电池太阳能电池的分类砷化镓太阳能电池碲化镉太阳能电池铜铟镓硒薄膜太阳能电池钙钛矿太阳能电池量子点太阳能电池高效聚光太阳能电池化合物太阳能电池产业的问题6789染料敏化太阳能电池12345目录1太阳能电池的分类1.1太阳能电池简介太阳能电池是用半导体硅，-族、-族化合物等材料将太阳能的光能变成电能的器件，具有可靠性高、寿命长、转换效率高等优点。

单体电池尺寸从1010mm至156156mm，输出功率为数十mW瓦至数W，理论光电转换效率为25%以上，实际已达到22%以上。

1太阳能电池的分类1.2太阳能电池历史1839年，法国物理学家Alexander-EdmondBecquerel发现了光生伏打效应（Photovoltaiceffect）。

1883年，第一个硒制太阳能电池由美国科学家CharlesFritts制造出来。

1930年代，硒制电池及氧化铜电池被应用在一些对光线敏感的仪器上，例如光度计、照相机的曝光针。

1946年现代化硅制太阳能电池由RussellOhl开发出来。

1954年科学家将硅制太阳能电池的转化效率提高到4%左右，1955年达到11%。

随后，太阳能电池应用于人造卫星。

1973年能源危机，人类开始将太阳能电池转向民用，最早应用于计算器和手表等。

1974年Haynos等人利用硅的各向异性（anisotropic）的刻蚀（etching）特性，在单晶硅太阳能电池表面刻蚀出具有许多金字塔结构的绒面。

金字塔绒面结构能有效降低太阳光在电池表面反射损失，使得当时的太阳能电池转换效率达到17%。

1976年以后，如何降低太阳能电池成本成为业内关心的重点。

1990年以后，电池成本降低使得太阳能电池进入民间发电领域，太阳能电池开始应用于并网发电。

1太阳能电池的分类1.3分类方法按结晶状态结晶系薄膜式非结晶系薄膜式单结晶型多结晶型按材料硅薄膜形有机膜形化合物半导体薄膜形聚合物多层修饰电极型太阳能电池按使用材料有机太阳能电池塑料太阳能电池硅太阳能电池（发展最成熟，占主导地位）多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池1太阳能电池的分类1.3分类方法按发展阶段晶体硅电池非晶硅薄膜电池（a-Si）碲化镉太阳能电池（CdTe）铜铟镓硒太阳能电池（CIGS）砷化镓太阳能电池纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池第二代太阳能电池超叠层太阳能电池热光伏电池（TPV）量子阱及量子点超晶格太阳能电池中间带太阳能电池上转换太阳能电池下转换太阳能电池热载流子太阳能电池碰撞离化太阳能电池第一代太阳能电池第三代太阳能电池1太阳能电池的分类1.4化合物太阳能电池简介化合物太阳能电池即化合物半导体太阳能电池，是指发电元件（电池单元）不使用硅，而是使用化合物半导体的太阳能电池。

化合物半导体是指在元素周期表中，由两种以上不同族的原子所组成的半导体。

若以族来区分，化合物太阳能电池可分为以下几类：

-族（如CdTe基）、-族（如CuInSe2基）和-族（如GaAs）。

目前世界上已实现实用化的化合物类太阳能电池，具有代表性的砷化镓（GaAs）、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、染料敏化（DS）和钙钛矿（Perovskite）等太阳能电池（SolarCell）。

2砷化镓太阳能电池-族化合物半导体太阳能电池由于具有许多优越特性受到人们的重视，它具有较高的转换效率及耐高温的性质等。

族和族元素有许多种组合可能，因而-族化合物材料的种类繁多。

其中最主要的是砷化镓（GaAs）及其相关化合物，其次是以磷化铟（InP）和其相关化合物组成的InP基系-族化合物。

以GaAs为代表的-族化合物电池的研究开发和应用推广已取得很大成功。

但目前而言，尽管G