定義
太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的實施太陽能電池則還處于萌芽階段。
發展
據《中國太陽能電池行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告前瞻》數據顯示2012年，我國太陽能電池繼續保持産量和性價比優勢，國際競争力愈益增強。産量持續增大，預計2012年，我國太陽能電池産能将超過40GW，産量将超過24GW，仍将占據全球半壁江山。
随着太陽能電池行業的不斷發展，内業競争也在不斷加劇，大型太陽能電池企業間并購整合與資本運作日趨頻繁，國内優秀的太陽能電池生産企業愈來愈重視對行業市場的研究，特别是對産業發展環境和産品購買者的深入研究。正因為如此，一大批國内優秀的太陽能電池品牌迅速崛起，逐漸成為太陽能電池行業中的翹楚！
發電成本
光伏發電成本随着産業的發展不斷降低，其中光伏組件成本30年來幾乎降低了2個數量級。随着技術進步，産業規模不斷擴大，光伏發電的成本将繼續不斷降低。
據有關資料統計顯示，在1991年國外光伏發電價格為40-75美分/kwh,1995年為25-50美分/kwh，2000年為12-20美分/kwh,而光伏系統成本則分别為10-20美元/Wp、7-15美元/Wp、3-7美元/Wp。
據了解，我國太陽能電池組件目前的價格大約為3.95美元/瓦，并網系統價格為6-7美元/瓦，發電成本為0.25美元/瓦。最近完成的8兆瓦并網光伏系統的前期研究表明，目前太陽光轉化成電能的轉化率不到15%，光伏發電上網電價4—5元/千瓦時，是目前火電成本的10倍左右。如此高的價格，無論是由用戶分攤還是由國家補貼，大規模推廣使用太陽能的阻力很大。暫時還無法同火電、風電等競争。
然而世界上近期的大規模市場發展和快速的技術進步正在使光伏系統設備和發電成本有效降低，預計到2010年光伏系統将降到3美元/瓦左右，發電成本将下降到每度0.1美元，也就是人民币1元錢左右。
預計到2020年太陽能發電成本将進一步下降，為2010年的一半，到2030年預計為2020年水平的一半。
并網發電系統
可再生能源并網發電系統是将光伏陣列、風力機以及燃料電池等産生的可再生能源不經過蓄電池儲能，通過并網逆變器直接反向饋入電網的發電系統。
因為直接将電能輸入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發出的電力，減小能量損耗，降低系統成本。并網發電系統能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負載的電源，降低整個系統的負載缺電率。同時，可再生能源并網系統可以對公用電網起到調峰作用。并網發電系統是太陽能風力發電的發展方向，代表了21世紀最具吸引力的能源利用技術。
太陽能并網發電系統主要産品分類 A、光伏并網逆變器B、小型風力機并網逆變器 C、大型風機變流器 （雙饋變流器，全功率變流器）。
簡介
太陽能電池發電是根據愛因斯坦的光電效應而運用于日常生活。黑體(太陽)輻射出不同波長(頻率)的電磁波， 如紅、紫外線，可見光等等。當這些射線照射在不同導體或半導體上，光子與導體或半導體中的自由電子作用産生電流。射線的波長越短，頻率越高，所具有的能量就越高
，例如紫外線所具有的能量要遠遠高于紅外線。但是并非所有波長的射線的能量都能轉化為電能，值得注意的是光電效應于射線的強度大小無關，隻有頻率達到或超越可産生光電效應的阈值時，電流才能産生。能夠使半導體産生光電效應的光的最大波長同該半導體的禁帶寬度相關，譬如晶體矽的禁帶寬度在室溫下約為1.155eV，因此必須波長小于1100nm的光線才可以使晶體矽産生光電效應。
太陽電池發電是一種可再生的環保發電方式，發電過程中不會産生二氧化碳等溫室氣體，不會對環境造成污染。按照制作材料分為矽基半導體電池、染料敏電池、有機材料電池等。對于太陽電池來說最重要的參數是轉換效率，在實驗室所研發的矽基太陽能電池中，單晶矽太陽電池的效率為25.0%，多晶矽太陽電池的效率為20.4%，單晶體矽薄膜太陽電池的效率為16.7%，非晶矽薄膜太陽電池的效率為10.1%。
原理
太陽能電池是一種可以将能量轉換的光電元件，其基本構造是運用P型與N型半導體接合而成的。半導體最基本的材料是“矽”，它是不導電的，但如果在半導體中摻入不同的雜質，就可以做成P型與N型半導體，再利用P型半導體有個電洞(P型半導體少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷)，與N型半導體多了一個自由電子的電位差來産生電流，所以當太陽光照射時，光能将矽原子中的電子激發出來，而産生電子和空穴的對流，這些電子和空穴均會受到内建電位的影響，分别被N型及P型半導體吸引，而聚集在兩端。此時外部如果用電極連接起來，形成一個回路，這就是太陽電池發電的原理。
簡單的說，太陽光電的發電原理，是利用太陽電池吸收0.4μm～1.1μm波長(針對矽晶)的太陽光，将光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。
發展曆史
以太陽能發展的曆史來說，光照射到材料上所引起的“光起電力”行為，早在19世紀的時候就已經發現了。
1849年術語“光－伏”才出現在英語中。
1839年，光生伏特效應第一次由法國物理學家A.E.Becquerel發現。
1883年第一塊太陽能電池由Charles Fritts制備成功。Charles用鍺半導體上覆上一層極薄的金層形成半導體金屬結，器件隻有1%的效率。
1946年Russell Ohl申請了現代太陽能電池的制造專利。
到了1950年代，随着半導體物理性質的逐漸了解，以及加工技術的進步，1954年當美國的貝爾實驗室在用半導體做實驗發現在矽中摻入一定量的雜質後對光更加敏感這一現象後，第一個太陽能電池在1954年誕生在貝爾實驗室。太陽能電池技術的時代終于到來。
1960年代開始，美國發射的人造衛星就已經利用太陽能電池做為能量的來源。
1970年代能源危機時，讓世界各國察覺到能源開發的重要性。1973年發生了石油危機，人們開始把太陽能電池的應用轉移到一般的民生用途上。
在美國、日本和以色列等國家，已經大量使用太陽能裝置，更朝商業化的目标前進。在這些國家中，美國于1983年在加州建立世界上最大的太陽能電廠，它的發電量可以高達16百萬瓦特。南非、博茨瓦納、納米比亞和非洲南部的其他國家也設立專案，鼓勵偏遠的鄉村地區安裝低成本的太陽能電池發電系統。
推行太陽能發電最積極的國家首推日本。1994年日本實施補助獎勵辦法，推廣每戶3,000瓦特的“市電并聯型太陽光電能系統”。在第一年，政府補助49％的經費，以後的補助再逐年遞減。到了1996年，日本有2,600戶裝置太陽能發電系統，裝設總容量已經有8百萬瓦特。一年後，已經有9,400戶裝置，裝設的總容量也達到了32百萬瓦特。由于環保意識的高漲和政府補助金的制度，日本住家用太陽能電池的需求量，也急速增加。
在中國，太陽能發電産業亦得到政府的大力鼓勵和資助。2009年3月，财政部宣布拟對太陽能光電建築等大型太陽能工程進行補貼。
2010年9月9日《大衆科學》報道，科學家利用水母身上提取的綠色熒光蛋白（GFP），該小組制作的裝置可用這些“黏黏綠”将紫外光轉化為自由電子。該科研小組制造的電池由在二氧化矽基底上被一個小縫隔開的兩個簡單的鋁電極組成，GFP置于兩電極中間并起連接作用。當把紫外光放進來的時候，GFP不斷将光子抓走，并産生電子進入電路産生電流。同時，GFP非常廉價，不需要昂貴的添加劑或昂貴的加工，此外，它還能被封裝成獨立的不需要外光源的燃料電池。科學家相信，此能源裝置縮小後可用來驅動微小的納米設備。
工藝
制造材料
太陽電池的材料種類非常的多，可以有非晶矽、多晶矽、CdTe、CuInxGa(1-x)Se2等半導體的、或三五族、二六族的元素鍊結的材料，簡單地說，凡光照後，而産生電能的，就是太陽電池尋找的材料。
太陽能光伏電池通常用晶體矽或薄膜材料制造，前者由切割、鑄錠或者鍛造的方法獲得，後者是一層薄膜附着在低價的襯背上。市場生産和使用的太陽能光伏電池大多數是用晶體矽材料制作的，2006年占93％左右；未來發展的重點是薄膜太陽電池，它因用材少、重量小、外表光滑、安裝方便而更具發展潛力。
工藝形式
太陽電池型式上也分有，基闆式或是薄膜式，基闆在制程上可分拉單晶式的、或相溶後冷卻結成多晶的塊材，薄膜式是可和建築物有較佳結合，如有曲度或可撓式、折疊型，材料上較常用非晶矽。另外還有一種有機或納米材料研發，仍屬于前瞻研發。因此，也就是不同世代的太陽電池：第一代基闆矽晶(Silicon Based)、第二代為薄膜(Thin Film)、第三代新觀念研發(New Concept)、第四代複合薄膜材料。
三種特性
1、太陽能電池的極性
矽太陽能電池的一般制成P+/N型結構或N+/P型結構，P+和N+，表示太陽能電池正面光照層半導體材料的導電類型;N和P，表示太陽能電池背面襯底半導體材料的導電類型。太陽能電池的電性能與制造電池所用半導體材料的特性有關。
2、太陽能電池的伏安特性
P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，大于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，必須考慮這部分熱量對電池穩定性、壽命等的影響。
3、太陽電池的性能參數
太陽電池的性能參數由開路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉換效率等組成。這些參數是衡量太陽能電池性能好壞的标志。
分類
太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：矽太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池四大類。
矽太陽能電池
矽太陽能電池分為單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。
多元化合物薄膜太陽能電池
多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及銅锢硒薄膜電池等。
聚合物多層修飾電極型太陽能電池
在太陽能電池中以聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化還原型聚合物的不同氧化還原電勢，在導電材料（電極）表面進行多層複合，制成類似無機P－N結的單向導電裝置。
由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。
納米晶化學太陽能電池
納米晶化學太陽能電池（簡稱NPC電池）是由一種在禁帶半導體材料修飾、組裝到另一種大能隙半導體材料上形成的，窄禁帶半導體材料采用過渡金屬Ru以及Os等的有機化合物敏化染料，大能隙半導體材料為納米多晶TiO2并制成電極，此外NPC電池還選用适當的氧化一還原電解質。
光合太陽能電池
光合作用是通過将光能轉化為電能，繼而将電能轉化為活躍的化學能，最終将其轉化為穩定的化學能的過程，這一過程也就為利用光合作用發電提供了基礎。由于光合作用能夠相對高效地将太陽能轉化成電能，而且在轉化的過程中僅消耗水，對環境沒有絲毫的污染，所以在其它自然能源日益匮乏，環境污染嚴重的今天，利用光合作用解決人類的能源需求問題已經成為科學家研究的熱點問題。
産業鍊
産業鍊最上遊是太陽能晶矽制備，這個環節技術門檻高(尤其是多晶矽)，具有一定壟斷性，Hemlock、Wacker、Tokuyama、REC、MEMC、Misubishi和Sumitomo等公司掌握晶矽制備技術，占據全球太陽能多晶矽總産量的95%以上。
第二個環節是矽片(Wafer)生産。這一環節的主要技術流程包括鑄錠(或單晶生長)、切方滾磨、用多線切割機切片、化學腐蝕抛光，其中鑄錠(或單晶生長)環節屬于高能耗，切割機等的投資規模相對較大，具有工藝、資金方面的壁壘。在這個環節中Sharp、Q-cells、BP Solar、Deutsche Solar、Kyocera等公司占據較大的市場份額。中國的天威英利是這個領域的競争者之一，具備生産單晶矽片的能力，技術難度僅次于多晶矽的制造。
第三個層次是太陽能電池制造，中國的代表企業是宏威集團、無錫尚德和天威英利，産能、産量都屬于全球主流的太陽能電池制造商。第四個環節是組件封裝，技術含量相對較低，進入門檻低，屬于勞動力密集型産業，國内有較多企業參與這個市場。
應用
1.用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂并網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。
2. 交通領域：如航标燈、交通/鐵路信号燈、交通警示/标志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
3. 通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。
4. 石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
5.家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。
6.光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。
7.太陽能建築：将太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。
8.其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、航天器、空間太陽能電站等。
太陽能電池産業
據Dataquest的統計資料顯示，目前全世界共有136個國家投入普及應用太陽能電池的熱潮中，其中有95 個國家正在大規模地進行太陽能電池的研制開發，積極生産各種相關的節能新産品。
日本、韓國以及歐洲地區總共8個國家最近決定攜手合作，在亞洲内陸及非洲沙漠地區建設世界上規模最大的太陽能發電站，他們的目标是将占全球陸地面積約1/4的沙漠地區的長時間日照資源有效地利用起來，為30萬用戶提供100萬千瓦的電能。
中國
2003年10月，國家發改委、科技部制定出未來5年太陽能資源開發計劃，發改委"光明工程"将籌資100億元用于推進太陽能發電技術的應用，計劃到2015年全國太陽能發電系統總裝機容量達到300兆瓦。
新型産品
據了解，用于供電的太陽能電池闆會占據屋頂的大部分空間，為太陽能加熱系統留下的空間很少。為了解決這一問題，美國科學家制造出了一種新的太陽能電池系統，其不僅供電能力更強，并且也能捕獲更多熱量來加熱房間和水。
太陽能光伏熱能系統指利用太陽電池的光生伏特效應，将太陽能直接轉換成電能的發電系統。但迄今為止，與獨立式太陽能集熱器相比，其生熱能力要略遜一籌。那是因為，它們需要在低溫下操作，以冷卻晶體矽太陽能電池，這就會讓矽發電更多，但集熱能力就乏善可陳了。
相關信息
太陽能電池始終要在有很多陽光的城市才能發揮更大的作用，然而，在很多霧霾連天的地方，比如倫敦和西雅圖，這些城市怎麼實現太陽能發電？最近，科學家們已經找到了方法。
這個解決的方案可以歸結為有機太陽能電池。不同于傳統的矽基太陽能電池，這種被稱之為OPV的有機太陽能電池，可以通過3D打印或者是塗敷覆蓋相當大的面積。
比起傳統矽基電池，OPV的光電轉換效率并沒有優勢。但是在光線有限的時候，OPV的發電能力明顯要比矽基電池更高。而且，這種電池的效率一直在進步，從2008年的5%，到現在已經有了12%效率了。而普通的矽基電池15%-20%的效率比起OPV來，成本不占優勢。
矽基電池需要陽光直射才能有效率，有機太陽能電池則無這方面的缺點。任意角度、即使是較弱的光線，都能發揮作用。白天陽光強烈的時候效率固然很高，總體而言，還是光線不足的時間更長。而且即使是陰天，仍然有一定的光線穿過雲層。因此，OPV可以在一天中的大部分時間發揮作用。
OPV電池在目前的評級中尚被定位為“低效率”品牌，這對于潛在的投資者們來說不得不考慮。但是，OPV電池更薄、更靈活、更便宜。顔色、形狀、透明度也更為多樣。因此，隻要證明了他們的工作效率，OPV将會獲得廣闊的商業發展空間！
事實上，這也正是卡斯特羅和他的團隊在做的事情。讓有機電池在實際操作過程中證明它們的價值，而不僅僅是在實驗室中提高它們的效率。尋找國際合作者的進展雖然很慢，但他預計3年内将取得進展。
