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從1839年法國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光伏現(xiàn)象開(kāi)始，人類(lèi)認(rèn)識(shí)光伏已有一個(gè)多世紀(jì)時(shí)間。期間數(shù)百位科學(xué)家為之付出了無(wú)數(shù)的心血和精力，從實(shí)驗(yàn)室模型到航天飛船，從手表電池到光伏電站，這一小小光電轉(zhuǎn)化的發(fā)明得到了如此輝煌的應(yīng)用成果。為此，我們非常有必要對(duì)光伏的歷史沿革與整體格局進(jìn)行了解，以便找到應(yīng)用發(fā)展的契機(jī)，更好的為時(shí)代與社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

第一代：（實(shí)驗(yàn)階段1839——1918年）這一階段發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)并提出理論并完成實(shí)驗(yàn)室雛形。

1839年法國(guó)科學(xué)家E.Becquerel發(fā)現(xiàn)液體光生伏特效應(yīng)(簡(jiǎn)稱(chēng)光伏現(xiàn)象)。

1883年美國(guó)發(fā)明家charlesFritts描述了第一塊硒太陽(yáng)能電池的原理。

1904年Hallwachs發(fā)現(xiàn)銅與氧化亞銅(Cu/Cu2O)結(jié)合在一起具有光敏特性;德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦(AlbertEinstein)發(fā)表關(guān)于光電效應(yīng)的論文。

1918年波蘭科學(xué)家Czochralski發(fā)展生長(zhǎng)單晶硅的提拉法工藝。

第二代：（成型階段1921——1956年）這一階段提出完整的理論并研發(fā)出相對(duì)成熟產(chǎn)品。

1921年 愛(ài)因斯坦由于1904年提出的解釋光電效應(yīng)的理論獲得諾貝爾(Nobel)物理獎(jiǎng)。為光伏能源奠定了完整的理論基礎(chǔ)。

1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1954年發(fā)現(xiàn)坤化鎵材料的光伏效應(yīng)。

1954年 美國(guó)無(wú)線電公司貝爾(Bell)實(shí)驗(yàn)室的D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson研究4.5%轉(zhuǎn)化率單晶硅電池研發(fā)成功。

1956年LoferskiJ.J團(tuán)隊(duì)對(duì)坤化鎵在1.2～1.6eV內(nèi)獲得最高轉(zhuǎn)換率。

第三代：（科研應(yīng)用階段1957——1977年）從愛(ài)因斯坦的理論成型到獲得第一個(gè)光伏發(fā)明專(zhuān)利，光伏一直是高端航空和軍工產(chǎn)品的代名詞。直到到70年末，受當(dāng)時(shí)冷戰(zhàn)時(shí)期全球石油危機(jī)的影響，太陽(yáng)能開(kāi)始受到重視，成本逐漸下降，光伏才由軍工高端產(chǎn)品變?yōu)槊裼谩?/span>

1957年Hoffman單晶硅電池效率達(dá)到8%;D.M.ChapinC.S.Fuller和G.L.Pearson獲得“太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器件”專(zhuān)利權(quán)。

1958年美國(guó)信號(hào)部隊(duì)的T.Mandelkorn制成n/p型單晶硅光伏電池，Hoffman電子的單晶硅電池效率達(dá)到9%，給美國(guó)衛(wèi)星“先鋒1號(hào)”備用通訊設(shè)備供電。

1962年第一個(gè)商業(yè)通訊衛(wèi)星Telstar發(fā)射，用光伏電池作為通訊供電。

1965年P(guān)eterGlaser和A.D.Little提出衛(wèi)星太陽(yáng)能電站構(gòu)思。1966年帶有1000W光伏陣列大軌道天文觀察站發(fā)射。

1971年中國(guó)首次成功地應(yīng)用于東方紅二號(hào)航天衛(wèi)星。

1977年世界光伏電池超過(guò)500KW;D.E.Carlson和C.R.Wronski在W.E.Spear工作基礎(chǔ)上制成世界上第一個(gè)非晶硅(a-Si)電池。

第四代：（產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段1980——2018年）

1980年ARCO太陽(yáng)能公司是世界上第一個(gè)年產(chǎn)量達(dá)到1MW光伏電池生產(chǎn)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(jì)算器。

1985年澳大利亞新南威爾土大學(xué)MartinGreen研制單晶硅的光伏電池效率達(dá)到20%。這一效率上的突破使得以硅為主要光伏材料的在以后的商業(yè)應(yīng)用中得到了實(shí)現(xiàn)，并沿用至今。

1999年美國(guó)NREL的M.A.Contreras研發(fā)的銅銦錫(CIS)光伏電池效率達(dá)到18.8%;非晶硅光伏電池占市場(chǎng)份額12.3%。

2001年到2010年，國(guó)際社會(huì)對(duì)氣侯變化的重視，發(fā)展光伏的國(guó)家也越來(lái)越多，歐洲國(guó)家加上美國(guó)和日本，主要集中在歐洲，興起了一段光伏發(fā)展的熱潮。中國(guó)在2002年啟動(dòng)“送電到鄉(xiāng)工程”，在西部七省區(qū)的近1000個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)所在地安裝光伏電站。大概到2010年累計(jì)裝機(jī)接近40000MW，體量增長(zhǎng)了300%。更大發(fā)展是歐債危機(jī)以后，一直到2018年重心由歐洲轉(zhuǎn)到了亞洲國(guó)家，到2018年底累計(jì)裝機(jī)全球超過(guò)了500GW，應(yīng)該說(shuō)進(jìn)入后規(guī)?；幕蛘呖焖侔l(fā)展的時(shí)期。

第五代：（生態(tài)發(fā)展階段2019年——)

2019年神舟飛船砷化鎵太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率高達(dá)30%以上；

2020年，英屬哥倫比亞大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的生物質(zhì)方式，借助細(xì)菌打造的光伏電池將陽(yáng)光轉(zhuǎn)變成能量。他們打造的這種光伏電池產(chǎn)生的電流比之前記錄的任何類(lèi)似裝置都要強(qiáng)，而且無(wú)論在強(qiáng)光和弱光環(huán)境下都同樣有效。同年美國(guó)公司Real Graphene開(kāi)發(fā)的石墨烯電池已成功研發(fā)，將為商用做準(zhǔn)備。

2021年8月，F(xiàn)raunhofer-ISE 研究人員在單色光下使用由砷化鎵制成的薄光伏電池獲得了68.9%的轉(zhuǎn)化效率，這是迄今為止在光能轉(zhuǎn)化為電能方面獲得的最高效率。

2021年11月，北京碳值通環(huán)境監(jiān)測(cè)中心研究室和中南大學(xué)湖南大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)合作，成功研發(fā)出第五代光伏示范模型。通過(guò)新材料+新算法+新基建的研發(fā)模式大大提升了能源利用率，實(shí)現(xiàn)了能源生態(tài)互補(bǔ)，有效避免光伏亂占耕地增加種植面積。

隨著人類(lèi)對(duì)能源的消耗越來(lái)越大，大氣問(wèn)題和碳排問(wèn)題帶來(lái)的后果越來(lái)越嚴(yán)重。如再不加大清潔能源和再生能源份額，很多地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展就將被迫減速。而發(fā)展清潔能源，推進(jìn)太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等能源建設(shè)，將是我們國(guó)家推進(jìn)能源綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)所在。 我國(guó)地域遼闊太陽(yáng)能資源相對(duì)豐富，而太陽(yáng)能取之不竭用之不完，完全符合世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。通過(guò)合理開(kāi)發(fā)精心規(guī)劃，完全可以將光伏太陽(yáng)能這一清潔能源作為能源產(chǎn)業(yè)的重要支柱之一。

第五代光伏的特征一是體現(xiàn)在在技術(shù)上，即核心指標(biāo)光電轉(zhuǎn)換率上的提升，可將光電轉(zhuǎn)換率提高3倍以上。二是在產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)應(yīng)用上，可實(shí)現(xiàn)更多的能源轉(zhuǎn)換與利用，降低產(chǎn)業(yè)鏈制造成本和應(yīng)用能耗損失，對(duì)生態(tài)互補(bǔ)平衡上的積極效用。在國(guó)家“碳達(dá)峰碳中和”的大力推動(dòng)下，光伏在清潔能源與生態(tài)建設(shè)上得到極大的發(fā)展，第五代光伏將為清潔能源和生態(tài)能源的發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。

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編輯：黃菱

關(guān)鍵詞： 簡(jiǎn)史 發(fā)展 光伏