太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源,全球一年的能量消耗总和只相当于太阳40min 内投射到地球表面的能量。因此开发利用太阳能成为世界各国政府可持续发能源的战略决策。更重要的是,因为它对环境没有污染,是理想的清洁能源。各国都制订了各种太阳能利用规划,在有效利用太阳能的过程中,太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最受瞩目的项目,是最具活力的一个研究领域。

现在已有许多种类的太阳能电池,半导体太阳能电池是最常见的,应用最为广泛。目前制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应。根据所用材料的不同,可分为:①硅(单晶硅、多晶硅和非晶硅)太阳能电池;②砷化镓、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池和纳米晶太阳能电池等。

不论以何种材料来制作电池,对太阳能电池材料一般的要求有:①半导体材料的禁带不能太宽,这样才可以充分吸收不同波长的太阳光能;②要有较高的光电转换效率;③材料本身对环境不造成污染;④材料便于工业化生产且性能稳定。从设计角度来说,要求电转化材料与金属电极相匹配,内阻小,与透明导电薄膜相匹配,有利于载流子的传输等。

从太阳电池的发展来看,第一代太阳能电池为单晶硅、砷化镓等太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,第三代太阳能电池就是化合物薄膜太阳能电池及薄膜 Si太阳能电池。