太阳能与常规能源联合制冷系统通常采用如图1-4所示的方式；当然也可以在太阳能制冷系统之外再设一套常规压缩制冷系统。后一种方式在太阳能制冷系统不能工作时，利用性能系数较高的常规制冷系统进行制冷，但这种方式由于需设置两套独立的制冷系统，投资较大。传统联合系统只采用一套制冷系统，投资 较少，但在太阳能不足以驱动制冷系统时，需利用辅助能源驱动制冷系统，这时，辅助能源作用于喷射式制冷系统，其性能系数明显低于常规制冷系统。综合上述两种系统的优点，我们提出了一种新型的太阳能喷射与电压缩有机结合为一体的联合制冷系统，见图1-5。
该系统应用同一种工质，将太阳能集热系统与喷射和压缩制冷系统有机的融为一体，同时应用变速技术，使系统可以在满足用户制冷需求的前提下全天候下运行。系统主要组成装置为太阳能集热发生器、蒸发器、变速压缩机、喷射器、冷凝器、工质泵、储液罐、膨胀阀等。
蒸发器、变速压缩机、喷射器、冷凝器、工质泵、储液罐、膨胀阀等和太阳能集热发生器组成太阳能增强喷射制冷系统。增强喷射制冷系统与常规的压缩制冷系统共用一套蒸发器和冷凝器，当然系统内的运行工质必须一体化，太阳能集热器中亦为同一种工质，结果设备得以极大的简化，系统的一体化运行功能得到加强，这是常规的系统方式难以实现的。变速压缩机出口接于喷射器，并有旁通管与冷凝器相联。该系统的另一特征是将普通太阳能集热器与换热器合为一体构成相变式太阳能集热发生器，减少了太阳能集热系统水泵与热交换环节，从而减少了热损与能耗，提高了太阳能利用率。当太阳能足以驱动制冷系统时，工作系统由蒸发器、变速压缩机、喷射器、冷凝器、工质泵、太阳能集热发生器、储液罐、膨胀阀构成，按太阳能增强喷射制冷方式运行，而且可以通过改变增压器转速满足用户冷负荷。由于变速压缩机（此时为增压器）与集热发生器的作用，性能系数显然优于普通太阳能喷射系统。当太阳能不足以驱动制冷系统时，工作系统由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀构成，按电压缩制冷方式运行，其效率也优于以锅炉为热源或电热驱动的喷射式制冷。该系统的有益效果在于，当太阳辐射不足或无太阳时，系统按高效的压缩式制冷方式而不是按低效的喷射式制冷方式运行，全天候运行时，克服了通常此类装置在无太阳能时系统运行的低效性，同时由于太阳能集热发生器与增压器的采用，提高了太阳能喷射制冷系统的性能系数。 该系统的工作原理是：夏季当太阳辐射充足（大于450w/m2）时，启动由蒸发器、增压器、喷射器、冷凝器、工质泵、太阳能集热发生器、储气罐、膨胀阀所构成的太阳能增强喷射式制冷系统，而且可以通过改变增压器转速满足用户冷负荷。太阳能集热发生器将得到的太阳辐射能转化为热能并传给制冷工质R141b，制冷工质吸热后汽化，生成90℃、0.5Mpa的高压蒸汽，然后进入喷射器，与此同时抽吸增压器出来的并经过初步升压的低压蒸汽，使其进一步升压。喷射器的工质蒸汽进入冷凝器冷凝成饱和液体，而后进入储液罐。喷射制冷时，储液罐出来的工质液体分为两支，一支经膨胀阀膨胀后进入蒸发器蒸发，另一支经工质泵输送给太阳能集热发生器产生高压蒸汽。进入蒸发器的液体蒸发吸热后进入增压器，并在增压器中适度增压，以提高引射流体压力，改善喷射系统性能。当太阳辐射不足（小于450w/m2）时，启动由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀构成的压缩制冷系统。制冷剂液体在蒸发器中吸热蒸发后经压缩机压缩至冷凝压力后，进入冷凝器冷凝。冷凝后的液体经膨胀阀节流降压，再进入蒸发器由此完成制冷循环。总之，太阳
能一体化制冷系统，既可以在太阳能充足时，按增压喷射制冷方式运行，使其热性能系数高于太阳能喷射系统，减少集热器面积及投资；又可以在太阳能不足时，按压缩制冷方式运行，使其性能系数高于辅助能源喷射制冷系统。在全天候条件下，提高能源的综合利用率，达到节能与降低投资的双重目的。 6 太阳能发电 6．1太阳能电池
全球太阳电池产业1994一2004年10年间增长了17倍，太阳电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳电池安装规模己达 1744MW，较2005年增长19%，整个市场产值己突破100亿美元大关，全球太阳电池产能己扩增至 2204MW，较2005年大增33%。2007年全球太阳电池产量达到 3436MW，较2006年增长了56%。2008年全球太阳电池产量高达 6850MW，增速近100%。
太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，于近年得到迅速发展，并首先在太阳能资源丰富的国家，如德国和日本，得到了大面积的推广和应用。虽然太阳能光伏发电成本较高，但是从长远看，随着技术的进步，以及其他能源利用形式的逐渐饱和，太阳能光伏发电将会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧洲JRC的预测(如图 1.1所示)，到 2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力的供应中所占比例也将达到10%以上;到2040年，可再生能源占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。可以看出，太阳电池市场前景广阔。
目前的世界太阳能光伏市场中，晶体硅电池和组件以接近90%的份额占据着光伏产品的绝对统治地位，并且在未来10年内仍将主导市场，但光伏市场的强劲增长己使晶体硅材料短缺的问题愈来愈突出，2006年单晶Si价格上涨了5%，多晶硅价格暴涨25%左右。虽然随着众多多晶硅厂的逐渐投产，此种局面会有所改善，但此时薄膜太阳电池的盛宴己悄然开席。太阳电池从第一代基于硅片技术的太阳电池向基于薄膜太阳电池技术的第二代太阳电池过渡。在薄膜太阳电池中，很薄的光电材料被铺在衬底上，大大减小了半导体材料的消耗，也容易形成批量生产从而大大降低了太阳电池的成本。薄膜太阳电池材料主要有硅基薄膜、蹄化锡及铜锢硒等。对于第二代薄膜太阳电池，提高转换效率是需要解决的主要问题，而薄膜电池的性能稳定性和生产成本也必须达到大规模应用的要求。为了解决人类共同面临的能源问题，必须开发高效率、低成本、长寿命的新型光伏电池，迫切需要新一代的太阳电池即第三代太阳电池。第三代太阳电池的光电转换效率比第一代太阳电池高的同时，保持了第二代薄膜太阳电池低成本的优势。第三代太阳电池目前还处在研究初期。图1.2为三代太阳电池单位面积的转换效率。
第二代太阳电池的研究进展
薄膜太阳电池虽然早己出现，但由于光电转换效率低、光致衰退等问题，并未引起业界的足够关注，市场占有率很低。随着其技术的不断进步，光电转换效率得到迅速提高，虽然仍然与晶体硅电池相比有很大差距，但其用料少、工艺简单、能耗低，成本有一定优势，越来越被业界所接受。因此近年来薄膜太阳电池 产业得到较快发展，己成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。薄膜太阳电池有如下几种类型: (l)硅薄膜太阳电池
由于硅薄膜太阳电池在降低成本方面具有独特的优势，使其在1976年一诞生，立即在全世界范围内掀起研究热潮，三十多年来，在研究水平和开发应用方面取得了长足的进步，使其在光伏领域占据了不可替代的重要位置。硅薄膜太阳电池分为非晶硅、多晶硅和微晶硅薄膜太阳电池。 .非晶硅薄膜太阳电池
非晶硅薄膜太阳电池极有希望大幅度降低太阳电池成本，它的制备工艺相对简单，易实现自动化生产，己在1980年开始实现产业化生产。但是，非晶硅薄膜太阳电池仍存在一些需要解决的问题。由于光致衰退效应(又称staeb一er一wronski，s一w效应)的存在[4]，使得非晶硅薄膜太阳电池在太阳光长时间照射下效率衰减;沉积速率低，影响非晶硅薄膜太阳电池的大规模生产;后续加工困难，如Ag电极的处理问题;在薄膜沉积过程中存在大量的杂质，如q、NZ、C等，影响薄膜的质量和电池的稳定性。如果能进一步解决稳定性问题并提高转换效率，那么非晶硅大阳电池无疑是太阳电池的主要发展产品之一。 多晶硅薄膜太阳电池
由于非晶硅薄膜太阳电池的光致衰退效应(S一W效应)导致其效率的衰减，多晶硅薄膜作为了一种性能相对更好的材料应用于太阳电池。多晶硅(polye尽 stallinesilieon，poly一51)薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒构成。它在长波段具有高光敏性，对可见光能有效吸收，且具有与晶体硅一样的光照稳定性，因此被认为是高效、低耗的理想的光伏器件材料。近些年来，多晶硅薄膜材料和相关的电池工艺方面的工作引起了人们极大的关注。因为多晶硅薄膜太阳电池兼具单晶硅和多晶硅体电池的高转换效率和长寿命等优点，同时材料制备工艺相对简单。多晶硅薄膜电池技术可望使太阳电池组件的成本得到更大程度的降低，从而使得光伏发电的成本能够与常规能源相竞争。 微晶硅和非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳电池
为了获得高效率、高稳定性的硅薄膜大阳能电池，近年来又出现了微晶硅(microc 叮stallinesilicon，林e一51)薄膜太阳电池。实验证明，用林e一51薄膜代替a一51作电池的有源层制备的电池，在长期光照下没有任何衰退现象。另外，与其它形式的硅薄膜相比，娜一si薄膜在可见光低频段具有高的光吸收系数(见图1.3)，有利于提高对太阳光的有效吸收和提高太阳电池效率。与c一Si太阳电池约500林m的厚度
相比，2林m厚的四一si:H薄膜就足以完成对太阳光的有效吸收，所制备的电池效率己达到10.7%。同时，理论计算表明，即使是以几个微米厚度的林c一si薄膜作为本征层，获得超过20%的电池效率也是可能的。因此，发展微晶硅薄膜太阳电池是实现高稳定、高效率、低成本最有前途的方法，成为国际上研究的热点。目前研究的焦点是如何利用低成本工艺技术，获得大面积优质的微晶硅薄膜材料，以及新型硅薄膜电池结构的优化设计。尽管在微晶硅薄膜技术中还存在许多问题，但是其在未来的高稳定效率、低成本、长寿命薄膜光伏技术中具有很大的潜力，特别是用微晶硅作为窄带隙材料与非晶硅组成的叠层电池结构，可以更充分的利用太阳光谱。 (2)多元化合物薄膜太阳电池
多元化合物薄膜太阳电池材料为无机盐，主要包括砷化嫁川一V族化合物、硫化福、稀化福、铜锢硒及铜锢稼硒薄膜电池等。硫化福、磅化锅多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产。但由于福有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳电池最理想的替代产品。GaAS化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAS材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了GaAS电池的普及。铜锢硒(CIS)和铜锢稼硒(CIGS)薄膜电池适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和 多晶硅一样。目前，cIGS薄膜电池的实验室效率达19.8%fgj，其基本结构如图1.5所示。该类电池具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于锢和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。 （3）染料敏化太阳电池
染料敏化太阳电池(Dye一 sensitizedsolarCells，DSses)是新近发展的太阳电池，其优点在于廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1巧~1/10，寿命能达到20年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。染料敏化太阳电池主要由纳米半导体多孔性材料、染料敏化剂、电解质、对电极和导电基材所构成。工作原理如图1.6所示。染料敏化太阳电池的工作过程总结如下:.染料分子吸收太阳光后由基态跃迁到激发态;.激发态染料电子迅速注入到半导体材料的导带中;.电子立刻传递到导电基材并传输出去，经外线路传至对电极; .处于氧化态的染料被电解质还原，回到原来的基态;.氧化态的电解质在对电极接受电子被还原，达到系统平衡。虽然染料敏化太阳电池是一类非常有前途的清洁太阳能转换装置，但是对它的研究也同样面临着许多问题。2003年，GratZel小组报道了10.6%的新转换效率记录110)。目前，染料敏化太阳电池(面积 <0.5cmZ)的光电转换效率己达到11.04%[ll]。但是对于大面积、具有实用化意义的光电转化效率一直在5%左右(最高5.9%)「12]，面积大于 100cmZ的电池尚未见报道。比起传统的硅太阳电池的转换效率仍有一定的差距。