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太陽能電池，也稱為光伏電池，是將太陽光輻射能直接轉換為電能的器件。由這種器件封裝成太陽能電池組件，再按需要將一定數量的組件組合成一定功率的太陽電池方陣，經與儲能裝置、測量控制裝置及直流—交流變換裝置等相配套，即構成太陽電池發電系統，也稱為光伏發電系統。 太陽能光伏發電最核心的器件是太陽能電池。而太陽能電池的發展歷史已經經過了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，至今為止，太陽能電池的基本結構和機理沒有發生改變。 
Ø同質節太陽能電池 Ø異質節太陽能電池 Ø肖特基太陽能電池 2.按材料分類 Ø硅太陽能電池 Ø多元化合物薄膜太陽能電池 Ø有機化合物太陽能電池 Ø敏化納米晶太陽能電池 Ø聚合物多層修飾電極型太陽能電池 3.按工作方式分類 Ø平板太陽能電池 Ø聚光太陽能電池 Ø分光太陽能電池 p第一代：單晶硅和多晶硅兩種，大約占太陽能電池產品市場的89.9％。第一代太陽能電池基于硅晶片基礎之上，主要采用單晶體硅、多晶體硅為材料。其中，單晶硅電池轉換效率最高，可達到18－20％，但生產成本高。 p第二代：薄膜太陽能電池，占太陽能電池產品市場的9.9%，第二代太陽能電池基于薄膜技術基礎之上，主要采用非晶硅及氧化物等為材料。效率比第一代低，最高的的轉化效率為13％，但生產成本最低。 p第三代：銅銦硒（CIS）等化合物薄膜太陽能電池及薄膜Si系太陽能電池。主要處于實驗室生產狀態， 由于其的高效率，低成本而存在潛在龐大的經濟效應。 1.硅太陽能電池可分為： 1）.單晶硅太陽能電池 2）.多晶硅薄膜太陽能電池 3）.非晶硅薄膜太陽能電池 單晶硅太陽能電池 單晶硅太陽能電池，是以高純的單晶硅棒為原料的太陽能電池，其轉換效率最高，技術也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質量單晶硅材料和相關的熱加工處理工藝基礎上。
非晶硅薄膜太陽能電池所采用的硅為a-Si。其基本結構不是pn結而是pin結。摻硼形成p區，摻磷形成n區，i為非雜質或輕摻雜的本征層。
Ø材料和制造工藝成本低。 Ø制作工藝為低溫工藝（100-300℃），耗能較低。 Ø易于形成大規模生產能力，生產可全流程自動化。 Ø品種多，用途廣。 存在問題：光學帶隙為1.7eV→對長波區域不敏感→轉換效率低 光致衰退效應：光電效率隨著光照時間的延續而衰減 解決途徑：制備疊層太陽能電池，即在制備的p-i-n單結太陽能電池上再沉一個或多個p-i-n子電池制得。 生產方法：反應濺射法、PECVD法、LPCVD法。 反應氣體： H2稀釋的SiH4 襯底材料：玻璃、不銹鋼等
多晶硅薄膜太陽電池是將多晶硅薄膜生長在低成本的襯底材料上，用相對薄的晶體硅層作為太陽電池的激活層， 不僅保持了晶體硅太陽電池的高性能和穩定性， 而且材料的用量大幅度下降， 明顯地降低了電池成本。多晶硅薄膜太陽電池的工作原理與其它太陽電池一樣， 是基于太陽光與半導體材料的作用而形成光伏效應。 常用制備方法： Ø低壓化學氣相沉積法（LPCVD） Ø等離子增強化學氣相沉積（PECVD） Ø液相外延法（LPPE） Ø濺射沉積法 反應氣體SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4 ↓（一定保護氣氛下） 硅原子沉積在加熱的襯底上 （ 襯底材料為Si、SiO2、Si3N4等 ） 存在問題：非硅襯底上很難形成較大的晶粒，容易在晶粒間形成空隙 解決方法：先用 LPCVD 在襯底上沉熾一層較薄的非晶硅層，再將這層非晶硅層退火，得到較大的晶粒，然后再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜。 多晶硅薄膜電池由于所使用的硅較單晶硅少，又無效率衰退問題，并且有可能在廉價襯底材料上制備，其成本遠低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池，因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據主導地位。
多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、碲化鎘及銅銦硒薄膜電池等。 硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產，但由于鎘有劇毒，會對環境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產品。 砷化鎵III-V化合物電池的轉換效率可達28%，砷化鎵化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結電池。但是砷化鎵材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用砷化鎵電池的普及。 銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉換，不存在光致衰退效應的問題，轉換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點，將成為今后發展太能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發展又必然受到限制。
有機太陽能電池以有光敏性質的有機物作為半導體材料，以光伏效應而產生電壓形成電流。有機太陽能電池按照半導體的材料可以分為單質結結構、pn異質結結構和染料敏化納米晶結構。 根據有關調查數據，有機太陽能電池的成本平均只有硅太陽能電池的10%--20%；然而，目前市場上的有機太陽能電池的光電轉換效率最高只有10%，這是制約其全面推廣的主要問題。因此，如何提高光電轉換率是今后應該解決的重點問題。 4.敏化納米晶太陽能電池 染料敏化TiO2太陽電池實際上是一種光電化學電池。1991年，瑞士洛桑高等工業學院（EPFL）的 Michael Grätzel 教授領導的研究小組用廉價的寬帶隙氧化物半導體TiO2制備成納米晶薄膜，薄膜上吸附大量羧酸-聯吡啶Ru（II）的配合物的敏化染料，并選用含氧化還原電對的低揮發性鹽作為電解質，研制成一種稱為染料敏化納米晶太陽能電池 。 納米晶TiO2 太陽能電池的優點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在 10%以上，制作成本僅為硅太陽電池的 1/5～1/10 ， 壽命能達到 20年以上。但此類電池的研究和開發剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。
染料分子吸收太陽光能躍遷到激發態，激發態不穩定，電子快速注入到緊鄰的TiO2 導帶，染料中失去的電子則很快從電解質中得到補償，進入 TiO2 導帶中的電于最終進入導電膜 ， 然后通過外回路產生光電流。 5.聚合物多層修飾電極型太陽能電池 以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本低等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。 以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。能否發展為具有實用意義的產品，還有待于進一步研究探索。
（太陽能光伏） |
