太陽能電池是利用半導體的光伏效應，直接將光能轉換成電能的裝置，因此又稱為“光伏電池”。太陽能電池的大規模產業應用，即人們所說的太陽能產業。近年來，伴隨太陽能電池技術的進步和應用，太陽能產業得以迅速發展。據悉，到2040年，可再生能源在全球總能源結構中占比將達到50%以上，作為可再生能源主力，太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比達20%。到21世紀末，這兩項數據將分別增長到80%和60%?？梢姡夥l電將在未來能源領域占據重要戰略地位，而太陽能電池則是名副其實的“能源明日之星”。

據德國《特種雜志》網站日前報道，去年底，德國一個研究團隊制造出一款太陽能無人機，可在大氣平流層中停留，滯空時間長達3個月。根據研發進度，這架太陽能無人機在進行相關測驗工作后，將很快試飛。與傳統飛機相比，太陽能無人機無需攜帶任何燃料，利用太陽能電池產生的電量即可供飛機遠距離飛行，夜間也能依靠白天儲存的太陽能持續飛行。正因如此，太陽能無人機擁有十分廣闊的應用前景，太陽能無人機只是外軍在發展太陽能電池應用方面的一個縮影。

技術突破推動應用

太陽能光伏發電因利用方便、對環境友好、維護簡單、壽命長等優點，被認為是解決戰場和航天能源供給的重要途徑，備受各國軍方重視。不過長期以來，各種太陽能電池的轉換效率不高成為制約其大規模推廣的主要原因。近年來，太陽能電池在諸多技術領域取得突破，大大推動光伏發電的特種應用。

光電轉換效率實現重大突破

外軍利用太陽能電池的技術發展主要體現在提高其光電轉換效率上，近年來，各類太陽能電池效率實現重要突破。2017年，日本研發出一款由薄層硅制成的太陽能電池，轉換效率達26.3%，刷新太陽能電池轉換效率紀錄，且成本更低。2018年4月，德國科學家通過效仿蝴蝶翅膀的納米結構，發現能高效提升太陽能電池吸光率的新途徑，使電池的吸光率最高可提升207%。

太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏（Photovoltaic，縮寫為PV），簡稱光伏。備受青睞

近幾年，為減少士兵執行任務所需攜帶的電池數量，外軍大力研發可折疊、便攜式太陽能電池，為士兵隨身攜帶的電子設備充電。美軍研發出外形如細銅絲一般的太陽能電池，可隨意彎曲，織入特種服后可以收集并存儲太陽能，士兵穿戴上這種衣物后，白天行走中可收集太陽能，為攜帶的手機、傳感器和其他設備充電，不再需要背負沉重的電池，大大提高機動能力。日本研發出一種新型薄片狀有機太陽能電池，厚度只有3微米，用電熨斗熨燙后粘貼到衣服上即可使用，且在100℃高溫下仍能保持性能不變，日本計劃將其作為未來“智能衣服”中內嵌傳感器的電源。

除以上兩種外，各國還在開發電池新材料新結構，以提高太陽能電池的轉換效率，推動產業發展。

從太空到海上，從空中到地面，新能源開發利用備受重視

當前，對太陽能電池的特種應用主要集中在野外基地供電、太陽能無人機、高空通信中繼、太空發電、太陽能水下自主航行器等領域，總體來看，其應用前景非常廣闊。

建設太陽能光伏電站，緩解特種基地用電壓力

太陽能光伏發電被認為是特種特種基地使用的最佳能源。目前外軍正逐步加大其在前方特種行動中的運用，以提高特種基地能源使用效率，減少能源消耗帶來的財政支出和后勤補給負擔，并擺脫對傳統電源的依賴。

美軍在多個特種基地建立太陽能發電站，并取得良好效益。例如，美陸軍在位于加利福尼亞州莫哈韋沙漠里的歐文堡特種基地建造了一個年產500兆瓦電能的太陽能發電站。其他軍方發電站位于新墨西哥州、亞利桑那州、加利福尼亞州及拉斯維加斯等地的特種基地，這些發電站可基本滿足基地所有電力需求，為美軍逐漸擴大的能量需求提供保障。

研發太陽能無人機，打造空中多任務機動平臺

太陽能無人機無需攜帶燃料，具有續航時間長、使用靈活、運行成本低等優點，它可快速飛抵戰區，成為執行高空偵察、監視、情報特種、通信中繼等任務的理想空中平臺。目前，美、俄、英、日等國均已研制出太陽能無人機。瑞士研制的新型太陽能無人機“陽光動力2號”，歷時15個月，在不采用任何燃料的情況下完成繞地球飛行一周試驗。

另外，攜帶無線通信設備的太陽能無人機將成為衛星替代品，為構建天-地立體通信網絡提供新途徑。例如，英國特種特種裝備的一款“西風”號太陽能無人機。該機被稱為“高緯度偽衛星”，能夠在1.95萬至2.1萬米高空連續飛行一個多月，主要承擔對地實時監控和無線通信等任務。目前，俄羅斯首架太陽能無人機也試飛成功，機上搭載的無線通話及視頻信號轉發器，可傳輸無線網絡數據。

重視利用太空太陽能發電，拓展地面能源供應渠道

開發利用太空太陽能被認為是解決人類能源危機的新途徑：通過太陽能衛星系統吸收地球大氣層以外的太陽能，將其轉成微波傳輸到地面接收天線，最終轉化為可供人類使用的電能。太空太陽能電站可連續工作，能量利用率高，被認為是一種前景廣闊的可再生能源系統。據預測，2050年前，太空太陽能發電站有望開始滿足地球上的能源需求。另外，傳統武器裝備的遠距離補給要依賴地面能源，這項技術實現后，軌道空間站可直接給戰場提供電能，很大程度上為特種行動提供強有力的能源支持。

早在2003年日本宇航局就制定出太空太陽能電站發展路線圖，目前正在開發“太空太陽能發電系統”。該局估計，在軌道上運行的一個直徑2000米至3000米的太陽能電池板，可產生10億瓦特電力，相當于一個核反應堆產生的電能。

加快發展太陽能海上航行器，充當海上不眠“戰士”

外軍認為，太陽能海上自主航行器可連續工作數月，進行海洋探測、定位與監控工作，并與岸基和水下儀器進行實時通信。航行器可預設下潛至水下，按指定路線航行，在合適條件時浮出水面利用太陽能充電，實現真正意義上的不依賴化石燃料和零排放。此外，使用太陽能為艦船輸送電力，還可以將艦船的維護成本降到最低。

目前，外軍對太陽能海上自主航行器的研發日漸重視，未來有望加大其在海上執行偵察、監視與通信任務領域的應用。2015年，美國展示由海浪波和太陽能混合驅動的自動化遠程艇。該艇在沒有任何維護的情況下可在海上航行一年之久，執行情報、監視、偵察任務、水下地形測繪、通信中繼、數據傳輸等任務。

世界光伏發展史

從1839年法國科學家E.Becquerel發現液體的光生伏特效應（簡稱光伏現象）算起，太陽能電池已經經過了160多年的漫長的發展歷史。從總的發展來看，基礎研究和技術進步都起到了積極推進的作用。對太陽電池的實際應用起到決定性作用的是美國貝爾實驗室三位科學家關于單晶硅太陽電池的研制成功，在太陽能電池發展史上起到里程碑的作用。至今為止，太陽能電池的基本結構和機理沒有發生改變。

第一塊太陽能板-1954

1877年W.G.Adams和R.E.Day研究了硒（Se）的光伏效應，并制作第一片硒太陽能電池。

1883年美國發明家charlesFritts描述了第一塊硒太陽能電池的原理。

1904年Hallwachs發現銅與氧化亞銅（Cu/Cu2O）結合在一起具有光敏特性;德國物理學家愛因斯坦（AlbertEinstein）發表關于光電效應的論文。

1918年波蘭科學家Czochralski發展生長單晶硅的提拉法工藝。

1921年德國物理學家愛因斯坦由于1904年提出的解釋光電效應的理論獲得諾貝爾（Nobel）物理獎。

1930年B.Lang研究氧化亞銅/銅太陽能電池，發表“新型光伏電池”論文;W.Schottky發表“新型氧化亞銅光電池”論文。

1932年Audobert和Stora發現硫化鎘（CdS）的光伏現象。

1933年L.O.Grondahl發表“銅-氧化亞銅整流器和光電池”論文。

1941年奧爾在硅上發現光伏效應。

1951年生長p-n結，實現制備單晶鍺電池。

1953年Wayne州立大學DanTrivich博士完成基于太陽光普的具有不同帶隙寬度的各類材料光電轉換效率的第一個理論計算。

1954年RCA實驗室的P.Rappaport等報道硫化鎘的光伏現象，（RCA:RadioCorporationofAmerica，美國無線電公司）。

貝爾（Bell）實驗室研究人員D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson報道4.5%效率的單晶硅太陽能電池的發現，幾個月后效率達到6%。

1955年西部電工（WesternElectric）開始出售硅光伏技術商業專利，在亞利桑那大學召開國際太陽能會議，Hoffman電子推出效率為2%的商業太陽能電池產品，電池為14mW/片，25美元/片，相當于1785USD/W。

1956年P.Pappaport，J.J.Loferski和E.G.Linder發表“鍺和硅p-n結電子電流效應”的文章。

1957年Hoffman電子的單晶硅電池效率達到8%;D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson獲得“太陽能轉換器件”專利權。

1958年美國信號特種的T.Mandelkorn制成n/p型單晶硅光伏電池，這種電池抗輻射能力強，這對太空電池很重要;Hoffman電子的單晶硅電池效率達到9%;第一個光伏電池供電的衛星先鋒1號發射，光伏電池100c㎡，0.1W，為一備用的5mW話筒供電。

1959年Hoffman電子實現可商業化單晶硅電池效率達到10%，并通過用網柵電極來顯著減少光伏電池串聯電阻;衛星探險家6號發射，共用9600片太陽能電池列陣，每片2c㎡，共20W。

1960年Hoffman電子實現單晶硅電池效率達到14%。

1962年第一個商業通訊衛星Telstar發射，所用的太陽能電池功率14W。

1963年Sharp公司成功生產光伏電池組件;日本在一個燈塔安裝242W光伏電池陣列，在當時是世界最大的光伏電池陣列。

1964年宇宙飛船“光輪發射”，安裝470W的光伏陣列。

1965年PeterGlaser和A.D.Little提出衛星太陽能電站構思。

1966年帶有1000W光伏陣列大軌道天文觀察站發射。

1972年法國人在尼日爾一鄉村學校安裝一個硫化鎘光伏系統，用于教育電視供電。

1973年美國特拉華大學建成世界第一個光伏住宅。

1974年日本推出光伏發電的“陽光計劃”;Tyco實驗室生長第一塊EFG晶體硅帶，25mm寬，457mm長（EFG:EdgedefinedFilmFed-Growth，定邊喂膜生長）。

1977年世界光伏電池超過500KW;D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear的1975年控制p-n結的工作基礎上制成世界上第一個非晶硅（a-Si）太陽能電池。

1979年世界太陽能電池安裝總量達到1MW。

1980年ARCO太陽能公司是世界上第一個年產量達到1MW光伏電池生產廠家;三洋電氣公司利用非晶硅電池率先制成手持式袖珍計算器，接著完成了非晶硅組件批量生產并進行了戶外測試。

1981年名為SolarChallenger的光伏動力飛機飛行成功。

1982年世界太陽能電池年產量超過9.3MW。

1983年世界太陽能電池年產量超過21.3MW;名為SolarTrek的1KW光伏動力汽車穿越澳大利亞，20天內行程達到4000Km.

1984年面積為929c㎡的商品化非晶硅太陽能電池組件問世。

1985年單晶硅太陽能電池售價10USD/W;澳大利亞新南威爾土大學MartinGreen研制單晶硅的太陽能電池效率達到20%。

1986年6月，ARCOSolar發布G-4000——世界首例商用薄膜電池“動力組件”。

1987年11月，在3100Km穿越澳大利亞的PentaxWorldSolarChallengePV-動力汽車競賽上，GMSunraycer獲勝，平均時速約為71km/h。

1990年世界太陽能電池年產量超過46.5MW。

1991年世界太陽能電池年產量超過55.3MW;瑞士Gratzel教授研制的納米TiO2染料敏化太陽能電池效率達到7%。

1992年世界太陽能電池年產量超過57.9MW。

1993年世界太陽能電池年產量超過60.1MW。

1994年世界太陽能電池年產量超過69.4MW。

1995年世界太陽能電池年產量超過77.7MW;光伏電池安裝總量達到500MW。

1996年世界太陽能電池年產量超過88.6MW。

1997年世界太陽能電池年產量超過125.8MW。

1998年世界太陽能電池年產量超過151.7MW;多晶硅太陽能電池產量首次超過單晶硅太陽能電池。

1999年世界太陽能電池年產量超過201.3MW;美國NREL的M.A.Contreras等報道銅銦錫（CIS）太陽能電池效率達到18.8%;非晶硅太陽能電池占市場份額12.3%。

2000年世界太陽能電池年產量超過399MW;WuX.，DhereR.G.，AibinD.S.等報道碲化鎘（CdTe）太陽能電池效率達到16.4%;單晶硅太陽能電池售價約為3USD/W。

2002年世界太陽能電池年產量超過540MW;多晶硅太陽能電池售價約為2.2USD/W。

2003年世界太陽能電池年產量超過760MW;德國FraunhoferISE的LFC（Laserfired-contact）晶體硅太陽能電池效率達到20%。

2004年世界太陽能電池年產量超過1200MW;德國FraunhoferISE多晶硅太陽能電池效率達到20.3%;非晶硅太陽能電池占市場份額4.4%，降為1999年的1/3，CdTe占1.1%;而CIS占0.4%。

2005年世界太陽能電池年產量1759MW。

中國太陽能發電發展歷史

中國作為新的世界經濟發動機，光伏業業呈現出前所未有的活力。大量光伏企業應運而生，現在光伏產量已經達到世界領先水平。現在OFweek太陽能光伏網帶大家來回顧下中國太陽能發展歷史：

1958，中國研制出了首塊硅單晶

1968年至1969年底，半導體所承擔了為“實踐1號衛星”研制和生產硅太陽能電池板的任務。在研究中，研究人員發現，P+/N硅單片太陽電池在空間中運行時會遭遇電子輻射，造成電池衰減，使電池無法長時間在空間運行。

1969年，半導體所停止了硅太陽電池研發，隨后，天津18所為東方紅二號、三號、四號系列地球同步軌道衛星研制生產太陽電池陣。

1975年寧波、開封先后成立太陽電池廠，電池制造工藝模仿早期生產空間電池的工藝，太陽能電池的應用開始從空間降落到地面。

1998年，中國政府開始關注太陽能發電，擬建第一套3MW多晶硅電池及應用系統示范項目，這個消息讓現在的天威英利新能源有限公司的董事長苗連生看到了一線曙光?？墒牵敃r太陽能產業發展前景尚不明朗，加之受政策因素制約，令不少人對這一新能源項目望而卻步。在合作伙伴退出的情況下，苗連生毅然逆勢而上，爭取到了這個項目的批復，成為中國太陽能產業第一個“吃螃蟹”的人。

2001年，無錫尚德建立10MWp（兆瓦）太陽電池生產線獲得成功，2002年9月，尚德第一條10MW太陽電池生產線正式投產，產能相當于此前四年全國太陽電池產量的總和，一舉將我國與國際光伏產業的差距縮短了15年。

2003到2005年，在歐洲特別是德國市場拉動下，尚德和保定英利持續擴產，其他多家企業紛紛建立太陽電池生產線，使我國太陽電池的生產迅速增長。

2004年，洛陽單晶硅廠與中國有色設計總院共同組建的中硅高科自主研發出了12對棒節能型多晶硅還原爐，以此為基礎，2005年，國內第一個300噸多晶硅生產項目建成投產，從而拉開了中國多晶硅大發展的序幕。

2007，中國成為生產太陽電池最多的國家，產量從2006年的400MW一躍達到1088MW。

2008年，中國太陽電池產量達到2600MW。

2009年，中國太陽電池產量達到4000MW。

2006年世界太陽能電池年產量2500MW。

2007年世界太陽能電池年產量4450MW。

2008年世界太陽能電池年產量7900MW。

2009年世界太陽能電池年產量10700MW。

2010年世界太陽能電池年產量將達15200MW。

太陽能光伏發電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發電將占總電力的20%以上;到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80%以上，太陽能發電將占到60%以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。

中國光伏發展史

1958，中國研制出了首塊硅單晶

1968年至1969年底，半導體所承擔了為“實踐1號衛星”研制和生產硅太陽能電池板的任務。在研究中，研究人員發現，P+/N硅單片太陽電池在空間中運行時會遭遇電子輻射，造成電池衰減，使電池無法長時間在空間運行。

1969年，半導體所停止了硅太陽電池研發，隨后，天津18所為東方紅二號、三號、四號系列地球同步軌道衛星研制生產太陽電池陣。

1975年寧波、開封先后成立太陽電池廠，電池制造工藝模仿早期生產空間電池的工藝，太陽能電池的應用開始從空間降落到地面。

1998年，中國政府開始關注太陽能發電，擬建第一套3MW多晶硅電池及應用系統示范項目，這個消息讓現在的天威英利新能源有限公司的董事長苗連生看到了一線曙光?？墒牵敃r太陽能產業發展前景尚不明朗，加之受政策因素制約，令不少人對這一新能源項目望而卻步。在合作伙伴退出的情況下，苗連生毅然逆勢而上，爭取到了這個項目的批復，成為中國太陽能產業第一個“吃螃蟹”的人。

2001年，無錫尚德建立10MWp（兆瓦）太陽電池生產線獲得成功，2002年9月，尚德第一條10MW太陽電池生產線正式投產，產能相當于此前四年全國太陽電池產量的總和，一舉將我國與國際光伏產業的差距縮短了15年。

2003到2005年，在歐洲特別是德國市場拉動下，尚德和保定英利持續擴產，其他多家企業紛紛建立太陽電池生產線，使我國太陽電池的生產迅速增長。

2004年，洛陽單晶硅廠與中國有色設計總院共同組建的中硅高科自主研發出了12對棒節能型多晶硅還原爐，以此為基礎，2005年，國內第一個300噸多晶硅生產項目建成投產，從而拉開了中國多晶硅大發展的序幕。

2007，中國成為生產太陽電池最多的國家，產量從2006年的400MW一躍達到1088MW。

2008年，中國太陽電池產量達到2600MW。

2009年，中國太陽電池產量達到4000MW。

2006年世界太陽能電池年產量2500MW。

2007年世界太陽能電池年產量4450MW。

2008年世界太陽能電池年產量7900MW。

2009年世界太陽能電池年產量10700MW。

2010年世界太陽能電池年產量將達15200MW。

太陽能光伏發電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發電將占總電力的20%以上;到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80%以上，太陽能發電將占到60%以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。