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以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
（1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。
（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。
现阶段以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
据Dataquest的统计资料显示,目前全世界共有136 个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中,其中有95 个国家正在大规模地进行太阳能电池的研制开发,积极生产各种相关的节能新产品。1998年,全世界生产的太阳能电池,其总的发电量达1000兆瓦,1999年达 2850兆瓦。2000年,全球有将近4600 家厂商向市场提供光电池和以光电池为电源的产品。
目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能，美国能源部推出的是国家光伏计划, 日本推出的是阳光计划。NREL光伏计划是美国国家光伏计划的一项重要的内容，该计划在单晶硅和高级器件、薄膜光伏技术、PVMaT、光伏组件以及系统性能和工程、 光伏应用和市场开发等5个领域开展研究工作。
美国还推出了"太阳能路灯计划",旨在让美国一部分城市的路灯都改为由太阳能供电,根据计划,每盏路灯每年可节电 800 度。日本也正在实施太阳能"7万套工程计划"，日本准备普及的太阳能住宅发电系统,主要是装设在住宅屋顶上的太阳能电池发电设备,家庭用剩余的电量还可以卖给电力公司。一个标准家庭可安装一部发电3000瓦的系统。欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的"尤里卡"高科技计划，推出了"10万套工程计划"。 这些以普及应用光电池为主要内容的"太阳能工程"计划是目前推动太阳能光电池产业大发展的重要动力之一。
日本、韩国以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作,在亚洲内陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发电站,他们的目标是将占全球陆地面积约1/4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来,为30万用户提供100万千瓦的电能。计划将从2001年开始，花4年时间完成。
目前,美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。 美国拥有世界上最大的光伏发电厂,其功率为7MW,日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。全世界总共有23万座光伏发电设备,以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。
20世纪90年代以来,全球太阳能电池行业以每年15%的增幅持续不断地发展。据Dataquest发布的最新统计和预测报告显示,美国、日本和西欧工业发达国家在研究开发太阳能方面的总投资, 1998年达570亿美元;1999年646亿美元;2000年700亿美元;2001年将达820亿美元;2002年有望突破1000亿美元。
我国对太阳能电池的研究开发工作高度重视,早在七五期间,非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题;八五和九五期间,我国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月，国家发改委、科技部制定出未来5年太阳能资源开发计划，发改委"光明工程"将筹资100亿元用于推进太阳能发电技术的应用，计划到2005年全国太阳能发电系统总装机容量达到300兆瓦。
2002年，国家有关部委启动了"西部省区无电乡通电计划"，通过太阳能和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业，国内建起了几条太阳能电池的封装线，使太阳能电池的年生产量迅速增加。我国目前已有10条太阳能电池生产线,年生产能力约为4.5MW,其中8条生产线是从国外引进的,在这8条生产线当中,有6条单晶硅太阳能电池生产线,2条非晶硅太阳能电池生产线。据专家预测,目前我国光伏市场需求量为每年5MW,2001～2010年,年需求量将达10MW,从2011年开始,我国光伏市场年需求量将大于20MW。
目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商，其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地，占世界太阳能单晶硅市场份额的25％左右。
在太阳能电池材料下游市场，目前国内生产太阳能电池的企业主要有无锡尚德、南京中电、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、苏州阿特斯、常州天合、云南天达光伏科技、宁波太阳能电源、京瓷（天津）太阳能等公司，总计年产能在800MW以上。
2009年，国务院根据工信提供的报告指出多晶硅产能过剩，实际业界人并不认可，科技部已经表态，多晶硅产能并不过剩。
目前,太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的输电线路。但是在目前阶段，它的成本还很高，发出1kW电需要投资上万美元，因此大规模使用仍然受到经济上的限制。
但是，从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。
太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。
太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。
非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。
砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，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用GaAs电池的普及。
铜铟硒薄膜电池（简称CIS）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。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能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟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。
以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。
纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它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1/5～1/10．寿命能达到2O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。
有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它无机材料制成的。
组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。
1、电池检测——2、正面焊接—检验—3、背面串接—检验—4、敷设（玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设）——5、层压——6、去毛边（去边、清洗）——7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）——8、焊接接线盒——9、高压测试——10、组件测试—外观检验—11、包装入库
1、高转换效率、高质量的电池片 ；
2、高质量的原材料，例如：高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶）、高透光率高强度的钢化玻璃等；
3、合理的封装工艺
4、员工严谨的工作作风；
由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了制定合理的制作工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。
工艺简介：在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识.
1、电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。
2、正面焊接：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连
3、背面串接：背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。
4、 层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。（敷设层次：由下向上：钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板）。
5、组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据EVA的性质决定。我们使用快速固化EVA时，层压循环时间约为25分钟。固化温度为150℃。
6、 修边：层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。
7、装框：类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。
8、 焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。
9、 高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。
10、 组件测试：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。目前主要就是模拟太阳光的测试Standard test condition（STC）,一般一块电池板所需的测试时间在7-8秒左右。
１.计算负载24h消耗容量P。
P=H/V
V——负载额定电源
2.选定每天日照时数T(H)。
3.计算太阳能阵列工作电流。
IP=P(1+Q)/T
Q——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.00
4.确定蓄电池浮充电压VF。
镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分别为1.4～1.6V和2.2V。
5.太阳能电池温度补偿电压VT。
VT=2.1/430(T-25)VF
6.计算太阳能电池阵列工作电压VP。
VP=VF+VD+VT
其中VD=0.5～0.7
约等于VF
7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ平板式太阳能电板。
WP=IP×UP
8.根据VP、WP在硅电池平板组合系列表格，确定标准规格的串联块数和并联组数。
当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。
全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。
中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。
目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、日本为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。
中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府应加强政策引导和政策激励，尽快解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时可借鉴国外的成功经验，在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能，充分发挥政府的示范作用，推动国内市场尽快起步和良性发展。
太阳能光伏发电在不远的将来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。预计到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供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的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。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。
太阳能离网发电系统包括：
1、太阳能控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，太阳能控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。
2、太阳能蓄电池组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。
3、太阳能逆变器 负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。太阳能逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高，太阳能逆变器的高效运行也显得非常重要。
太阳能离网发电系统主要产品分类 A、光伏组件 B、风机 C、控制器 D、蓄电池组 E、逆变器 F、风力/光伏发电控制与逆变器一体化电源。
可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。并网发电系统是太阳能风力发电的发展方向，代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
太阳能并网发电系统主要产品分类 A、光伏并网逆变器 B、小型风力机并网逆变器 C、大型风机变流器 （双馈变流器，全功率变流器）。
2024年2月29日，国家统计局发布《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》，2023年太阳能电池（光伏电池）产量5.4亿千瓦，增长54.0%；
关于太阳能电池的数据统计，可以从多个维度进行分析，包括产量、出口量、市场规模、效率指标以及技术进步等方面。以下是对这些方面的详细梳理：
2023年产量：据国家统计局数据，2023年中国太阳能电池（光伏电池）产量为541.2GW，同比增长54.0%。这一数据表明，我国太阳能电池产业在过去一年中保持了强劲的增长势头。
2024年产量预测：中商产业研究院分析师预测，2024年中国太阳能电池产量将增至790GW。这一预测基于当前产业的发展趋势和市场环境，显示了业界对未来增长的乐观预期。
月度产量：具体到2024年，前几个月的产量数据也反映了产业的增长情况。例如，2024年1-3月，我国太阳能电池产量累计达到125.88GW，同比增长20.1%；而到7月，当月产量为4596.5万千瓦，虽然同比下降0.8%，但1-7月累计产量仍达到33425.5万千瓦，同比增长18.2%。
出口量：中国太阳能电池出口量呈快速增长趋势。据中商产业研究院数据库显示，2023年中国太阳能电池出口量达到563674万个，同比增长38.5%。2024年1-2月，中国太阳能电池出口量为128881万个，同比增长32.9%。
出口金额：从金额方面来看，2023年中国太阳能电池出口金额达43682.2百万美元，但同比下降5.7%。2024年1-2月，中国太阳能电池出口金额为5849.6百万美元，同比下降24.8%。这可能与国际市场环境、汇率波动以及产品定价策略等因素有关。
全球市场规模：据相关市场调研报告，2023年全球太阳能电池（光伏）市场规模达3544.23亿元。结合历史趋势和发展环境等因素，预计到2029年，全球太阳能电池市场规模预计将达7377.19亿元。
中国市场规模：虽然具体的2023年中国太阳能电池市场规模数据未直接给出，但可以推断，作为全球最大的太阳能电池生产国和出口国，中国在全球市场规模中占有重要地位。
N型电池组件效率要求：在N型电池组件领域，2024年的效率指标有所提升。现有电池平均光电转换效率不低于25%，新建及改建不低于26%；现有组件平均转换效率不低于22.3%，新建不低于23.1%。这些指标的提升为光伏产业的高质量发展提供了有效指引。
电池板寿命延长：近期，美国能源部旗下的国家可再生能源实验室（NREL）取得了一项革命性突破，开发了一种概念验证方法，旨在从太阳能电池板制造中彻底去除聚合物，从而实现更高效、更环保的回收利用。这一技术有望在未来将太阳能电池板的寿命延长至50年，并促进可再生能源的可持续发展。
综上所述，中国太阳能电池产业在产量、出口、市场规模、效率指标以及技术进步等方面均表现出强劲的发展势头和巨大的市场潜力。随着全球对清洁能源需求的不断增长和技术的持续进步，中国太阳能电池产业有望迎来更加广阔的发展前景。
染料感光太阳电池（Dye-sensitized solar cell，DSSC）是新被开发出来的一种崭新的太阳电池。DSsC也被称为Grätzel cell，因为是在1991年由Grätzel等人发表的构造和一般光伏特电池不同，其基板通常是玻璃，也可以是透明且可弯曲的聚合箔（polymer foil），玻璃上有一层透明导电的氧化物（transparent conducting oxide，TCO）通常是使用FTO（SnO2:F），然后长有一层约10微米厚的porous纳米尺寸的 TiO2粒子（约10～20 nm）形成一nano-porous薄膜。然后涂上一层染料附着于TiO2的粒子上。通常染料是采用ruthenium polypyridyl complex。上层的电极除了也是使用玻璃和TCO外，也镀上一层铂当电解质反应的催化剂，二层电极间，则注入填满含有iodide/triiodide电解质。虽然DSC电池的最高转换效率约在12%左右（理论最高29﹪），但是制造过程简单，所以一般认将大幅降低生产成本，也同时降低每度电的电费。
串叠型电池（Tandem Cell）属于一种运用新颖原件结构的电池，借由设计多层不同能隙的太阳能电池来达到吸收效率最佳化的结构设计。由理论计算可知，如果在结构中放入越多层数的电池，将可把电池效率逐步提升，甚至可达到50%的转换效率。
光纤太阳能电池（Fiber-based solar cell 或者Fiber cell）由美国Wake Forest University纳米与分子研究中心首先提出，并在美国《AppliedPhysics Letters》（doi:10.1063/1.3263947）和《Physical Review B》（DOI: 10.1103/PhysRevB.84.085206,2011）上报道了这种电池的最新成果。它利用特有的光纤结构，并结合有机吸收层，达到了超出平面电池的吸收效率，并已被证明能够很好的应用到超光强的聚光型电站中。
据美国物理学家组织网报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们研发出了一种可吸收光线并将其大面积转化成为电能的新型透明薄膜。这种薄膜以半导体和富勒烯为原料，具有微蜂窝结构。相关研究发表在最新一期的《材料化学》杂志上，论文称该技术可被用于开发透明的太阳能电池板，甚至还可以用这种材料制成可以发电的窗户。 这种材料由掺杂碳富勒烯的半导体聚合物组成。在严格控制的条件下，该材料可通过自组装方式由一个微米尺度的六边形结构展开为一个数毫米大小布满微蜂窝结构的平面。
负责该研究的美国布鲁克海文国家实验室多功能纳米材料中心的物理化学家米尔恰·卡特莱特说，虽然这种蜂窝状薄膜的制作采用了与传统高分子材料（如聚苯乙烯）类似的工艺，但以半导体和富勒烯为原料，并使其能够吸收光线产生电荷这还是第一次。
据介绍，该材料之所以还能在外观上保持透明是因为聚合物链只与六边形的边缘紧密相连，而其余部分的结构则较为简单，以连接点为中心向外越来越薄。这种结构具有连接作用，同时具有较强的吸收光线的能力，也有利于传导电流，而其他部分相对较薄也更为透明，主要起透光的作用。
研究人员通过一种十分独特的方式来编织这种蜂窝状薄膜：首先在包含聚合物以及富勒烯在内的溶液中加入一层极薄的微米尺度的小水滴。这些水滴在接触到聚合物溶液后就会自组装成大型阵列，而当溶剂完全蒸发后，就会形成一块大面积的六边形蜂窝状平面。此外，研究人员发现聚合物的形成与溶剂的蒸发速度紧密相关，这相应地又会决定最终材料的电荷传输速度。溶剂蒸发得越慢，聚合物的结构就越紧凑，电荷传输速度也就越快。
“这是一种成本低廉而效益显著的制备方法，很有潜力从实验室应用到大规模商业化生产之中。”卡特莱特说。
通过扫描探针式电子显微镜和荧光共焦扫描显微镜，研究人员证实了新材料蜂窝结构的均匀性，并对其不同部位（边缘、中心、节点）的光学性质和电荷产生情况进行了测试。
卡特莱特表示：“我们的工作让人们对蜂窝结构的光学特征有了更深的了解。下一步我们计划将这种材料应用于透明且可卷曲的柔性太阳能电池以及其他设备的制造当中，以推动这种蜂窝薄膜尽快进入实用阶段。”
美国斯坦福大学研究人员最新研究发现，加热铁锈之类金属氧化物，可以提升特定太阳能电池的转换效率和能量储存效率。
斯坦福大学研究人员在不同温度条件下测试三种金属氧化物，分别是钒酸铋、氧化钛和氧化铁，所获结果超出预想：温度升高时，电子通过这三种氧化物的速率加快，所产生的氢气和氧气量相应增加。而以阳光加热金属氧化物，所产生的氢气可以增加一倍。
综合利用热量和阳光，以金属氧化物为转换材料，借助对水分子的分解，高效储存太阳取之不尽的能量，可以按需供应能源。
加拿大科学家领导的一个国际科研团队研制出一种光电转化效率创纪录（约为24%左右）的三结钙钛矿太阳能电池 。
太阳电池的材料种类非常的多，可以有非晶硅、多晶硅、CdTe、CuInxGa(1-x)Se2等半导体的、或三五族、二六族的元素链结的材料，简单地说，凡光照后，而产生电能的，就是太阳电池寻找的材料。
电动车太阳充电站主要是透过不同的制程和方法，测试对光的反应和吸收，做到能隙结合宽广，让短波长或长波长都可以全盘吸收的革命性突破，来降低材料的成本。
太阳电池型式上也分有，基板式或是薄膜式，基板在制程上可分拉单晶式的、或相溶后冷却结成多晶的块材，薄膜式是可和建筑物有较佳结合，如有曲度或可挠式、折叠型，材料上较常用非晶硅。另外还有一种有机或纳米材料研发，仍属于前瞻研发。因此，也就是听到不同世代的太阳电池：第一代基板硅晶(Silicon Based)、第二代为薄膜(Thin Film)、第三代新观念研发(New Concept)、第四代复合薄膜材料。
第一代太阳能电池发展最长久技术也最成熟。可分为，单晶硅(Monocrystalline Silicon)、多晶硅(Polycrystalline Silicon)、非晶硅(Amorphous Silicon)。以应用来说是以前两者单晶硅与多晶硅为大宗。
第二代薄膜太阳能电池以薄膜制程来制造电池。种类可分为碲化镉(Cadmium Telluride CdTe)、铜铟硒化物(Copper Indium Selenide CIS)、铜铟镓硒化物(Copper Indium Gallium Selenide CIGS)、砷化镓(Gallium arsenide GaAs)
第三代电池与前代电池最大的不同是制程中导入有机物和纳米科技。种类有光化学太阳能电池、染料光敏化太阳能电池、高分子太阳能电池、纳米结晶太阳能电池。
第四代则是针对电池吸收光的薄膜做出多层结构。
某种电池制造技术。并非仅能制造一种类型的电池，例如在多晶硅制程，既可制造出硅晶版类型，也可以制造薄膜类型。
聚合物太阳能电池材料常见的有聚乙烯基咔唑(PVK)、聚乙炔(PA)、聚对苯撑乙烯(PPV)以及聚噻吩(PTh)。
（1）聚乙烯基咔唑(PVK)
具有光电活性的聚合物中，发现最早、研究得最为充分的是PVK，它的侧基上带有大的电子共轭体系，可吸收紫外光。激发出的电子可以通过相邻咔唑环形成的电荷复合物自由迁移。通常用I2、SbCl3、三硝基芴酮(TNF)、及硝基二苯乙烯基苯衍生物合四氰醌(TCNQ)等对其进行掺杂。
（2）聚乙炔（PA）
PA是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。它的聚合方法主要有白川英树法、Namm方法、Durham方法和稀土催化体系。白川英树采用高浓度的Ziegler-Natta催化剂，即TiOBu4-A1Et3，由气相乙炔出发，直接制备出自支撑的具有金属光泽的聚乙炔膜；在取向了的液晶基质上成膜，PA膜也高度取向。Narrman方法的特点是对聚合催化剂“高温陈化”，因而聚合物力学性质和稳定性有明显改善。
（3）聚对苯撑乙烯(PPV)
近年来在光电领域应用最广泛的、制得器件效率最高的是PPV类材料。由于是共轭结构，分子链钢性很强，往往难熔难溶，不易加工。获得可溶性PPV的方法是在苯环上至少引入一个长链烷烃。烷烃碳个数至少大于6。研究还发现取代基有支链时比相同碳数的直链烷烃溶解度更好。具有代表性的材料是MEH-PPV（MEH; 2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)），它具有较好的溶解性，使用方便；禁带宽度为2.1eV，较为适中。
（4）聚噻吩(PT)衍生物
在所有的共轭聚合物中，聚噻吩是一种非常优良的光伏材料，因为其具有合适的带隙和较高的空穴迁移率，所以成为了来有机光伏材料的研究热点之一。其中，以区域规整的聚(3-己基)噻吩(P3HT)和可溶性C60衍生物PCBM的共混膜做为活性层的光伏器件在热处理的情况下能量转换效率最高，能量转换效率已经达到了5%左右。因此，设计并合成出新型的聚噻吩衍生物，研究聚噻吩结构和性质之间的关系，通过结构修饰来改善聚噻吩衍生物的性质引起了广大科研人员的关注。从光伏材料的角度来考虑，这些聚噻吩衍生物应该具有最基本的性质：好的溶解性和成膜性，较宽的吸收光谱(尤其在可见光区)和较高载流子迁移率。
1、了解太阳能电池的基本结构和工作原理。
2、掌握太阳能电池特性参数的测试方法。
3、熟悉数据分析与处理技巧。
太阳能电池，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它基于光伏效应工作，即当光线照射到太阳能电池板上时，电池吸收光能并将光子能量转化为电能。太阳能电池的性能参数包括开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子和转换效率等，这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。
太阳能电池板
光源
可调稳压电源
电流表
电压表
负载电阻
数据采集系统
1、无光照条件下太阳能电池板的伏安特性测试
连接太阳能电池板、可调稳压电源和电流表，设置电压从0V开始逐渐增加，每隔0.5V记录一次电流值。
根据记录的数据绘制I-V特性曲线。
2、光照条件下太阳能电池板的输出特性测试
连接太阳能电池板、光源、电流表、电压表和负载电阻，调整光源强度，测量不同光照条件下的开路电压和短路电流。
在固定光照条件下，改变负载电阻，测量不同负载下的输出电流和电压，绘制I-V特性曲线和P-V特性曲线。
3、数据分析与处理
利用Excel软件处理数据，绘制伏安特性曲线、输出功率与电压关系曲线以及短路电流、开路电压与光功率的关系曲线。
利用最小二乘法计算相关参数，如填充因子和转换效率，并给出回归方程和相关系数。
1、无光照条件下太阳能电池板的I-V特性曲线
绘制I-V曲线，观察其是否通过原点，并分析其特性。
2、光照条件下太阳能电池板的输出特性
记录不同光照条件下的开路电压和短路电流。
绘制I-V特性曲线和P-V特性曲线，观察最大输出功率点的位置。
3、数据分析
计算填充因子和转换效率，与理论值进行比较。
分析误差来源，如光源强度波动、电池表面清洁度等。
通过实验，我们深入了解了太阳能电池的基本结构和工作原理，掌握了太阳能电池特性参数的测试方法，并熟悉了数据分析与处理技巧。实验结果表明，太阳能电池在光照条件下能够输出稳定的电能，其性能参数与理论值基本一致。然而，实验过程中也存在一定的误差，需要进一步优化实验条件和数据处理方法。
1、实验过程中光源强度的稳定性对实验结果影响较大，未来实验中应采用更稳定的光源。
2、电池表面清洁度对电池性能有一定影响，实验前应确保电池表面清洁无污物。
3、数据处理过程中应充分考虑各种误差来源，采用更精确的数据处理方法以提高实验结果的准确性。
以上实验报告仅为示例，具体实验步骤和数据记录与分析应根据实际实验条件和要求进行调整。
