太阳能光伏发电材料的研究现状

光能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化，从而产生电动势和电流。光电转换材料是通过光生伏特效应将太阳能转换为电能的材料， 主要用于制作太阳电池.太阳电池对光电转换材料的要求是转换效率高、能制成大面积的器件，以便更好地吸收太阳光。

1.第一代光伏发电材料

当前，太阳能光伏电池材料主要是晶体硅材料，晶体硅包括单晶硅，多晶硅和非晶硅。单晶硅是目前普遍使用的光伏发电材料，高效单晶硅电池的生产建立在高质量单晶硅材料和成熟的加工工艺基础上。目前，单晶硅电池工艺已近成熟，提高其光电转换效率主要靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在光照充足的最佳角度，单晶硅电池的光电总转换效率可以达到 20%~24％。多晶硅原料是半导体工业和光伏产业共同的上游原材料，多晶硅光电池的转换效率最高达 18.6%，不如单晶硅。

非晶硅太阳电池具有独特的优势：材料和制造工艺成本低、易于形成大规模生产能力。ɑ-Si 太阳电池易于实现集成化。各种功率、输出电压、输出电流的器件都可以设计制造出来,可以较方便地生产适合不同需求的多种产品。ɑ-Si 太阳电池光吸收系数高、暗电导量低，适合制作手表电池、计算器电池等低功耗电源；a-Si 膜的硅网结构力学性能结实，适合在柔性的衬底上制作轻型的“大电池”；a-Si 太阳电池的制造方法灵活多样,可以制造建筑集成的电池,适合户用屋顶电站的安装。非晶硅电池将发展为太阳能电池的主要产品之一，有很好的市场前景。

2.第二代光伏发电材料

第二代太阳电池的核心是一种可粘接的薄膜。这种薄膜的优势是可以大批量、低成本地生产，并且能够更好地利用太阳能。该薄膜的表面呈绒面结构，在显微镜下观察，如同锉刀表面一般。当阳光照在这种薄膜上，光线斜射入电池内，经过各斜面不同角度的折射后，光线又会从电池板的背面反射回表面，大部分光线还能再次从表面反射回电池内，如此多次反复，使光线在电池内的传播路线大大加长。以纳米TiO2为主的薄膜太阳电池，因其工作原理独特，生产成本低廉而引起了世界广泛关注。纳米晶太阳电池采用的是无机-有机复合体系，有效地把纳米技术与太阳电池结合。作为一种低成本的太阳电池，在军事和民用方面具有很大的应用价值。

3. 第三代光伏发电材料

物理学家正试图寻找全新的途径研制新的太阳能电池，他们设想在单晶硅中掺入一些杂质，形成晶体内的缺陷，利用这些缺陷导致额外的光电势能。这样可以提高光子电流，但却会丢失一部分开路电压。