中國粉體網(wǎng)6月5日訊  在目前嚴峻的能源形勢和改善生態(tài)環(huán)境的推動下，太陽電池的產(chǎn)業(yè)化得到了高速增長。但太陽電池要與傳統(tǒng)能源競爭，首先要在以下兩個方面實現(xiàn)新的突破：一是降低現(xiàn)有太陽電池的生產(chǎn)成本，主要是降低原材料與能耗的成本；二是提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，即提高電池的性能價格比。第一代太陽電池以晶體硅太陽電池為代表，包括多晶硅電池和單晶硅電池。這類電池工藝成熟，是目前太陽電池市場的主流產(chǎn)品。單晶硅太陽電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到25%，多晶硅太陽電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到20.4%，而單晶硅和多晶硅電池組件的效率分別達到了21.4%和18.2%。晶體硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率已接近理論極限，電池性能的進一步提升需引入創(chuàng)新的概念與技術(shù)。第二代太陽電池以薄膜電池為代表，主要包括硅基薄膜太陽電池、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池、碲化鎘(CdTe)太陽電池。其中CIGS 薄膜太陽電池的實驗室光電轉(zhuǎn)換效率達到了20.3%，接近多晶硅太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率。這類電池具有低能耗和省材質(zhì)的特點，在降低成本方面具有很大的潛力。無論是哪一代太陽電池，都存在一個能量轉(zhuǎn)化率的極限(31%)，存在轉(zhuǎn)化率極限的原因如下: （1）當高于帶隙能量的光子產(chǎn)生載流子后，載流子多余的能量以聲子發(fā)射的方式損失掉；（2）低于帶隙能量的光子不被吸收，這是形成能量轉(zhuǎn)化率極限的主要原因。

    目前的電池結(jié)構(gòu)無論是對太陽光譜的吸收還是能量的輸運都是有限的，因此提出高效光伏轉(zhuǎn)換的新構(gòu)思、新模型，發(fā)展第三代高效光伏器件，成為太陽電池領(lǐng)域發(fā)展的新期待。第三代太陽電池被定義為具有“新概念、高效、綠色、環(huán)保”等特點，其中新概念是最為重要的。所謂的新概念包括光子學、光電子學，大規(guī)模集成電路制造學，介觀物理、介觀材料、低維材料、納米材料等一系列尖端科學的內(nèi)涵。在這些新概念中，納米材料和納米技術(shù)被廣泛應用。

    基于納米材料的新型太陽電池作為第三代太陽電池的杰出代表，無論是在器件性能上還是在制造成本上都展現(xiàn)出其獨特優(yōu)勢。雖然與傳統(tǒng)的太陽電池相比，納米太陽電池理論上具有優(yōu)異的性能，但目前大多還處在實驗室研發(fā)階段，還有待于技術(shù)的不斷進步。不同納米材料的太陽電池結(jié)構(gòu), 不僅包含了將納米技術(shù)融入傳統(tǒng)電池的設計與制造中以改善電池性能，更多的是在概念上進行創(chuàng)新與突破。可以預見，基于納米材料的新型太陽電池將在今后的光伏領(lǐng)域扮演越來越重要的角色, 更加需要長期規(guī)劃研究，使其最終成為具有商業(yè)價值的實用技術(shù)。