太阳电池是制约太阳能利用的核心技术，自1954年发明太阳电池至今，全球科学工作者进行了坚持不懈的努力，目前已经进入第三代发展期。
第一代的太阳电池采用晶圆技术，材料以硅元素为主，其技术已相当成熟，目前占总产量的98％以上，其元件的使用寿命已超过25年，其最高效率为21.5%，由美国 Sun Power公司生产。而目前主流市场上的太阳电池为价格较低的多晶硅太阳电池，其效率在15％左右。 III - V 族材料可以制造更高效率（>25%）的太阳电池，但其昂贵的成本已使产品朝向高效率聚光电池发展。
第二代的太阳电池采用薄膜技术，制造程序较硅圆技术变化多且制作成本低。而达到供电力用的只有 CIS 电池，目前已在欧洲量产，效率为13%左右。其他较廉价但中等效率的太阳电池有微晶（约8%)、非晶硅（约10%)、 II - VI 族（约10%）已广泛应用于消费电子产品，如手表与计算机中，还有多种可挠的产品面世。
第三代太阳电池包含所有正在创新、启蒙中的新型太阳能光电技术。目 前分为两大类，第一类是极高效率(>31%)的新型太阳电池，主要由 GaSb 、GaInSb 等热能转换晶体加在GaAs 光电池上，可使效率达到30%。 在单层太阳电池方面，其理论模拟钛元素之量子点在GaP 或 GaAs 中有望 达到63.2%的高效率，但有待实验的检验。第二类是廉价的可制作成大面 积的有机太阳电池，以染料敏化薄膜太阳电池为代表，含液态电解液，此类 电池实验室达到11%的效率，商品化效率达到8%,并保证15年的寿命。 如开发成功商品化效率达到10%,有望使成本降低至25美元/m², 达 到 普 及化要求。
各型太阳电池的光电转换效率见表2.1,各类太阳电池的比较见表2.2。
表2.1 各型太阳电池的光电转换效率 |
电池种类 | 半导体材料 | 模组转换效率/% |
硅 | 结晶硅 | 单晶硅(晶圆型) | 13～20 |
多晶硅(晶圆型、薄膜型) | 10~15 |
非晶硅 | a-Si、a-SiO、a-SiGe | 5～~10 |
化合物半导体 | 二元素 | GaAs、CdTe(晶圆型) | 18～30 |
CdS、CdTe(薄膜型) | 7～10 |
三元素 | CuInSe2(薄膜型) | 20～40 |
染料敏化太阳电池(DSSC) | 10 |
有机薄膜太阳电池 | 1~5 |
表2 . 2各类太阳电池的比较 |
项 目 | 优 点 | 缺 点 |
硅晶电池 | 原料来源丰富，开发年限长，技术成熟 第一代中以单晶硅效率最高，多晶硅 次之，使用寿命长 | 工艺技术复杂，材料对光的吸收能 力差，电能再生水平低，对基板要求高 |
硅薄膜 | 成本较低，可以用弹性基板发展成熟， 可大规模生产 | 效率较低，稳定性差 |
铜铟镓硒薄膜(CIS/CIGS) | 原物料稳定性最好，可以用弹性基板 | 成本相对较高，制造工艺未标准化， 铟与镓储量有限 |
镉碲薄膜(CdTe) | 第二代中效率较高，可以用弹性基板， 发展成熟，可大规模生产 | 第二代中成本较高模组与基材占总 成本五成，镉毒性高，碲储量有限 |
染料敏化(DSSC) | 第三代中成本最低，材料使用最少，容 易制造大面积元件，用途广泛 | 技术不够成熟，不易商业化，封装过 程较为复杂，在太阳光照射和高温下 会出现严重劣化现象，效率最差 |
