术语“光生伏打”(Photovoltaics)来源于希腊语,意思是光、伏特和电气的,来源于意大利物理学家亚历山德罗·伏特的名字,在亚历山德罗·伏特以后“伏特”便作为电压的单位使用。
以太阳能发展的历史来说,光照射到材料上所引起的“光起电力”行为,早在19世纪的时候就已经发现了。
1849年术语“光-伏”(photo-voltaic)才出现在英语中,意指由光产生电动势,即光产生伏特。
1839年,光生伏特效应第一次由法国物理学家A.E.Becquerel发现。
1883年第一块太阳电池由Charles Fritts制备成功。Charles用硒半导体上覆上一层极薄的金层形成半导体金属结,器件只有1%的效率。
到了1930年代,照相机的曝光计广泛地使用光起电力行为原理。
1946年Russell Ohl申请了现代太阳电池的制造专利。
到了1950年代,随着半导体物理性质的逐渐了解,以及加工技术的进步,1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后,第一个有实际应用价值的太阳能电池于1954年诞生在贝尔实验室。太阳电池技术的时代终于到来。
1960年代开始,美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池做为能量的来源。
1970年代能源危机时,让世界各国察觉到能源开发的重要性。1973年发生了石油危机,人们开始把太阳能电池的应用转移到一般的民生用途上。
在美国、日本和以色列等国家,已经大量使用太阳能装置,更朝商业化的目标前进。
在这些国家中,美国于1983年在加州建立世界上最大的太阳能电厂,它的发电量可以高达16百万瓦特。南非、博茨瓦纳、纳米比亚和非洲南部的其他国家也设立专案,鼓励偏远的乡村地区安装低成本的太阳能电池发电系统。
而推行太阳能发电最积极的国家首推日本。1994年日本实施补助奖励办法,推广每户3,000瓦特的“市电并联型太阳光电能系统”。在第一年,政府补助49%的经费,以后的补助再逐年递减。“市电并联型太阳光电能系统”是在日照充足的时候,由太阳能电池提供电能给自家的负载用,若有多余的电力则另行储存。当发电量不足或者不发电的时候,所需要的电力再由电力公司提供。
到了1996年,日本有2,600户装置太阳能发电系统,装设总容量已经有8百万瓦特。一年后,已经有9,400户装置,装设的总容量也达到了32百万瓦特。
在中国,太阳能发电产业亦得到政府的大力鼓励和资助。2009年3月,财政部宣布拟对太阳能光电建筑等大型太阳能工程进行补贴。
1839年,法国物理学家A.E.贝克勒尔意外地发现,用两片金属浸入溶液构成的伏打电池,受到阳光照射时会产生额外的伏打电势,他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下,其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化,因而在不同部位之间产生电位差的现象,这就是光伏发电的基本原理。
100多年后,随着半导体物性的逐渐了解,以及加工技术的进步,光伏研究取得了重大突破。美国科学家恰宾(Darryl Chapin)和皮尔松( Gerald Pearson)在贝尔实验室用半导体做实验时发现,在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感。1954年,贝尔实验室首次制成了单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术,太阳能时代的第一缕曙光终于来临!
1973年10月,四次中东战争爆发引发石油危机,国际石油输出国组织(OPEC)对色列及支持以色列的国家实行石油禁运,国际原油价格从每桶不到3美元涨到超过13美元。石油危机触发了二战后最大规模的全球经济危机,美国经济学家的估计,那次危机使美国国内生产总值增长下降了4.7%,使欧洲的增长下降了2.5%,日本则下降了7%。在1979-1980年、1990年,同样的石油危机又发生了两次。
石油让世界各国察觉到对石油过度依赖的弊端,纷纷开发、支持新的能源利用方式。太阳能清洁无污染,并且可以突破资源的限制,只要有阳光的地方就可以开发利用,太阳能受到了世界各国的重视,光伏发电一步步朝着商业化的目标前进。1983年,美国在加州建立了世界上最大的太阳能电站,它的发电量高达160兆瓦。
由于光电转换效率不够高、制作技术不够成熟,太阳能发电成本太高。为了支持新能源发展,世界各国推出了补贴奖励办法。日本在1994年实施推广每户3000瓦的“市电并联型太阳光电能系统”,安装第一年政府补助49%的经费,以后的补助再逐年递减。到了1996年,日本有2600户安装了太阳能发电系统,装设总容量已经有8兆瓦。
1997年6月,时任美国克林顿总统在对国会所作的关于环境和发展的报告中,雄心勃勃的提出了“百万太阳能屋顶计划”,提出要在2010年以前,在美国100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装上太阳能系统。这个计划在当时非常的超前和宏大,给世界各国带来了震动,一场光伏太阳能改变全球能源的革命就此开始。
相关资料《产能过剩的光伏电池,是否还是未来的朝阳产业?》