的成本，制约了光伏产业的发展。随着光伏产业的进一步发展，多晶硅的需求量会越来越大。

在未来几年中，光伏产业将以

25%～30%

的速度增长，预计到

2010 年世界光伏产业市场

需求多晶硅原料

4.73 t。[1] 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。

a-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。

a-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。

2.2 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：一是可以大批量、低成本

地生产；二是能更好地利用太阳能。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，粗糙的表面突起部分就像一座座小小的金字塔。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。实验证明，光在这种电池内的传播路线是在表面光滑的电池体内所传播路线长度的

倍，可大幅度地提高光能的利用效率。

[2]CdTe、CIS 等薄膜光伏电池已逐步进入市场，随

着薄膜光伏电池技术不断进步，薄膜光伏电池的市场份额将快速增长

;多晶硅薄膜光伏电池

的光电转换效率不断接近晶体硅光伏电池，成本远低于晶体硅光伏电池，发展前景广阔

;叠

层、量子点、多能带、热光伏、多载流子光伏电池等方兴未艾的新一代光伏电池将克服第一代

硅光伏电池成本高、第二代非晶硅等薄膜光伏电池光电转换效率低的局限，且有原材料丰富、
无毒等优点;光伏发电产业专用设备和仪器制造技术不断进步，光伏电池生产规模及生产能
力快速增长，光伏模块价格大幅降低。
    3 光伏发电电池材料的发展趋势

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，有意形成晶体内的缺陷，以利用这些缺陷导致额外的光电势能。这样也许可以提高光子

电流，但却会丢失一部分开路电压，因此要应用全新的材料。

1、提高光电转换效率的材料

从理论研究看，在阳光集中辐照时，利用希泽光电效应可能达到的光电转换效率的极限值

为

63.2%

，但只有使用理想的材料才能达到。若使晶体结构中形成的缺陷能准确无误地出

现在所需要的地方，实际上也很难做到。德国科学家正在进行这方面的实验，他们在单晶硅

中掺入稀土金属元素铒

）来制造太阳电池，以测试它对转换效率可能产生的影响。理论

上讲，太阳电池的最高转换效率可以达到

95%

，但实际上最多也仅能达到

85%

。对于研究

太阳能的科学家们来说，能够在现今已取得的光电转换效率最好纪录是

24.8%

。

2、降低目

前主流光伏电池材料的成本降低硅材料用量是降低价格的主要途径。目前，太阳电池材料主

要以硅材料为主，但是硅材料还面临着许多问题，因此一方面要寻找更为方便易行的硅材

料提纯技术以扩大生产，另一方面要采用新技术，在获得同样电能的基础上减少硅材料用
量。
4 结论

通过了解光伏发电转换原理，我了解了光伏发电过程中的一些发电材料的运用。从一代

的单晶硅，多晶硅和非晶硅等材料，到二代的以一种可粘接的薄膜为核心的发电材料，无不

展示着世界光伏发电产业的迅速发展和光伏发电材料的进步。最后，通过简单的两点建议

提出了未来光伏电池材料的发展趋势主流仍在于提高光电转换效率以及降低电池材料的成
本。