太阳电池研究进展及发展前景

关于太阳能电池的研究进展及发展前景李XX（XX学院XX系XX省—XX市63XXXX）摘要：本文简述了各种太阳电池技术和发展概况和研究进展，其中晶硅太阳电池技术发展比较成熟。阐述了单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、硅薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳能电池及染料敏化太阳能电池技术的发展前景。关键词：太阳能；太阳能电池；太阳能前景；单晶硅；多晶硅；染料敏化引言：电池行业是２１世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔。在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池，太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约４０分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年的能量消费。可以说，太阳能是真正取之不尽，用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为最理想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。我国太阳日照时数在2200h以上的地区约占全国土地面积的2/3,太阳能理论储量达每年1700Gt标准煤。据2007年《新能源产业振兴发展规划(草案)》数据显示,我国太阳能发电装机容量规模2011年达到2GW,到2020年将达到20GW,可见我国太阳能电池的发展将会有更广阔的前景。但要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低成本；二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。正文：1.太阳能电池技术的发展概况太ISll能电池技术的发展从1800年伯克莱氏发现光伏效应开始，然后1876年英国科学家亚当斯等对硒进行光伏效应研究，直到1954年美国贝尔实验室利用硅晶体材料研发出性能良好的太阳能电池，经过不断改良而成为现在硅太阳能电池的原型。随着航天技术的发展．使太I；f1能电池的作用不可替代，太阳能电池成为太空飞行器中不可取代的重要部分。1958年3月发射的美国Vanguard1号上前次装设了太15}l能电池。1958年5月苏联发射的第3颗人造卫星．卜也开始装设太阳能电池。此后，几乎所有发射的人造天体上都装设太阳能电池。20世纪70年代初期H；现的“能源危机”，让人们开始认识到不能长期依靠传统能源。二J二是太阳能电池的应用己被提上了各国政府的议事同程。1990年以后，太阳能电池不断有新的结构与制造技术被研发出来。1．1太阳能电池的发电机理太陬I能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：硅系材料(单品硅、多晶硅、非晶硅)，化合物半导体(砷化镓、硒锱锕)等。它们的发电原理基本相同。此类太阳能电池的工作原理是基于P-N结的光生伏打效应：当N型半导体与P型半导体通过适当的方法组合到一起时，在二者的交界处就形成了P-N结。由多数载流子的扩散，形成了空问电荷区，并形成一个不断增强的从n型半导体指向P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向漂移。达到平衡后，扩散产生的电流和漂移产生的电流相等。如果光照在岬结上，而且光能大于岬结的禁带宽度，则在岬结附近将产生电子-空穴对。由于内建电场的存在，产生的非平衡电子载流子将向空间电荷区两端漂移，j托生光牛电势，破坏了原来的平衡。如果将岬结和外电路相连，则电路中出现电流。由于材料的不同．电流的产生过程也会有所不同。目前无机半导体的理论研究比较成熟，有机半导体体系的电流产生过程仍有许多值得探讨的地方，是目前的研究热点。1．2太阳能电池材料太阳能光电材料是一类重要的半导体材料，具有半导体材料的性质。从原则上讲，所有的半导体材料都有光伏效应，都可以用二J二太|j|l能电池的基础材料。但是由于材料物理性质、提纯制备技术及成本等的限制，真正实际应用于太阳能电池产业的半导体并不多。从1800年发现光伏效应至今，太阳能电池材料的发展历程可以分为以下三个阶段：第一代太阳能电池：包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从1954年，单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料约占整个太阳电池产量的90％以上。我国北京市太l；fJ能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单品硅太辟J电池的效率达到了19．8％。第二代太阳能电池：第二代太阳电池是基于薄膜材料的太阳电池。薄膜技术所需的材料较品体硅太阳电池少得多，且易于实现大i自i积电池的生产，是一种有效降低成本的方法。薄膜电池丰要有非品硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、碲化镉以及铜铟硒薄膜电池。南开大学于20世纪80年代末开始研究铜铟硒薄膜电池，目前在该研究领域处二J二国内领先、国际先进地位。其制备的铜铟硒太阳电池的效率已经超过12％铜铟硒薄膜太阳电池的中试生产线亦已建成。我国在染料敏化纳米薄膜太阳电池的科学研究和产业化研究上都与世界研究水平相接近。在染料敏化剂、纳米薄膜修饰和电池光电效率上都取得与世界相接近的科研水平，在该领域其有～定的影响。第三代太阳能电池：MamnGreen认为第三代太阳电池必须具有以下条件：薄膜化，转换效率高，原料丰富且无毒。目前第i代太阳电池还在进行概念和简单的试验研究。已经提出的第-(t太阳电池主要有叠层太阳电池、多带隙太阳电池和热载流予太阳电池等。虽然太阳能电池材料的研究已到了第三个阶段，但是在工艺技术的成熟程度和制造成本上，在最近几年都不能和常规的硅太阳能电池相提并论。硅太阳能电池的制造成本在经过几十年的努力终于有了火幅度的降低，但是有常规能源相比，仍然比较昂贵，这又限制了它的进一步大规模应用。鉴于此点，开发低成本，高效率的太阳能电池材料仍然有很长的路要走。第四代太阳能电池:挪威EnSolAS与英国莱斯特大学（UniversityofLeicester）宣布，“发现了与第四代太阳能电池相关的基本原理”。该原理可实现非常高的转换效率，而且有可能低成本制造太阳能电池。之所以将此次的太阳能电池称为“第四代”，是因为其定位是量子点型之后的下一代太阳能电池。EnSol公司表示，目标是在2016年之前实现实用。该“第四代太阳能电池”是一种将直径为10～100nm的“纳米粒子”混入透明介质中，并在玻璃底板上涂布极薄的一层而成的薄膜太阳能电池。据称，这种纳米粒子受到太阳光照射时，会释放出“热电子（HotElectron）”并产生电动势。这种太阳能电池连波长超过2μm的红外线都可用来发电，与现有硅类太阳能电池相比，可提高能量转换性能。莱斯特大学物理与天文学系教授克里斯·宾斯表示，“只要是光滑的表面，材料可在如玻璃窗及大楼墙壁等任意地方喷涂，使其变成太阳能电池”，因此与商业电力相比，有望大幅降低发电成本。由于活性层非常薄，因此还可能实现保证透明性的“发电窗玻璃”。

EnSol公司此次未公开纳米粒子的成分。不过，莱斯特大学的宾斯教授介绍，“纳米粒子不是（称为量子点的）GaAs等半导体粒子，而是金属粒子，还可将其表面等离子体共振（SPR）效果用于电子释放”。大多数技术将SPR用于提高发电用太阳光的吸收率，或者扩大波长宽度范围。此次的技术与以往的不同点在于，纳米粒子在产生SPR效果的同时，还可作为电荷供应源。在绝缘性薄膜上层叠纳米粒子的情形

层叠纳米粒子以外的材料2.中国太阳能发电技术的应用现状2．1我国太阳能发电发展1958年我国开始研制太阳能电池，1959年第一个有实用价值的太阳能电池诞生(由中科院半导体所研制)。1971年3月太阳能电池首次应用于我园第二颗人造卫星实践1号(由天津电源所研制)，1973年太阳能电池首次应用于天津港的浮标灯上(由天津电源所研制)，在20世纪80年代后期，我囝引进国外关键设备或成套生产线及太阳能电池生产技术，太阳能电池制造产业初步形成。2．2我国太阳能发电应用随着技术的进步和应用规模的扩大，太阳能光伏发电除了作为航天器的电源以外，在地面的应用范围也逐渐由偏远的农村和特殊用电场合发展到城镇地区。为了加快巾国太阳能电源的发展，从1997年起。世界银行在中国投资2700万美元用于太阳能发展，其中2550万美元用于光伏发电项E{和发展使用太阳能技术。经过科学家们3年的努力。我圜西部的6个贫困地区约9万余户居民埘上了太阳能电源。目前我国太阳能光伏发电应用形式土要为农村电气化和通信及工业供电中的独立光伏发电系统，并存在一部分光伏与建筑集成系统和荒漠光伏电站。我国目前的太阳能光伏产业丰要在以下方面发挥作用：一是国家示范项目、民心-K程和圆际合作项目，如“西藏无电县建设”、“送电到乡”、“光明工程”等项目的建设；另外，就是无电地区通信、卫星信号的传输和接收，以及输油、输气管道的阴极保护等系统所用的电源；还有带有“科技示范效应”的路灯、太阳能电动车、广告牌、草坪灯等电源。如2008年北京奥运会场销周围80*／*-90％的路灯采用太阳能光伏技术发电。除此以外，其他方面的应|咐还比较少。2．3我国太阳能发电技术的问题我困的太阳能发电技术落后于德国、日本、美国、澳大利亚等发达幽家，甚至落后于印度。不容忽视的我国太阳能产业的不正常状态：九成以上的原材料依赖进口，九成以上的产品出口，一个典型的两头在外产业。作为太阳能光伏电池的主要原料，我国95％的高纯多晶硅材料依赖迸口，而且技术基本上被国外垄断，这一问题已经成为我国发展太阳能光伏产业的最大瓶颈。另外，虽然我国颁布了《可再生能源法》，法令明确提出，“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统’：但相应的具有可操作性措施，如《上网电价法》迟迟没有出台，目前电网公司只接受风电和生物质发电。太阳能光伏电池以及原材料多晶硅的生产属于高污染、高能耗行业，加上我国并没有掌握多品硅生产的关键技术，过高的成本和污染能耗代价也都限制了太阳能发电技术的发展。太阳能电池的研究进展3.1硅太阳能电池(1)单晶硅太阳能电池。最早研究且技术最为成熟,在硅太阳能电池中转换效率最高,目前实验室最高转换效率为24.7%,工业规模生产的单晶硅太阳能电池效率为15%,但由于单晶硅生产成本高,故难于推广应用。单晶硅原料为硅砂(SiO2),目前作为单晶硅原料的多晶硅主要生产技术为西门子法,即先将硅砂还原为纯度为97%~98%的硅与盐酸反应生成氯化氢硅,再将其还原、热分解,即可得到纯度为99.99999%以上的多晶硅(棒状或粒状)。将得到的多晶硅进行溶解做成单晶硅铸模,再行切割和蚀刻腐蚀,最终得到厚度约为300Lm厚的硅片。(2)多晶硅太阳能电池。与单晶硅相比,多晶硅材料的价格较低廉,实验室最高转换效率为20.3%,工业规模生产的转换效率达13%~16%。多晶硅生产可省略多晶硅溶解制单晶硅这一环节且对纯度要求低。多晶硅生产技术主要采用改良西门子法,即通过增加还原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺,实现了闭路循环。近年来又提出了许多新工艺[1],如日本的KawasakiSteel公司将金属级硅进一步提纯到太阳能级硅,日本东京大学森田一树利用铝)硅熔体低温凝固精炼制备太阳能级硅等方法。为提高太阳能电池的转换效率,国内外对太阳能电池生产过程的每一步骤都进行了优化[2]。(3)薄膜太阳能电池。通过廉价衬底上沉积半导体的方式减少高成本半导体的用量,从而达到降低成本的目的。目前,日本三菱公司在SiO2衬底上制作的多晶硅薄膜太阳能电池效率达到16.5%。多晶硅薄膜太阳能电池的研究重点为制备电池的工艺和薄膜太阳能电池衬底的选择[3]。非晶硅薄膜太阳能电池成本低,是目前产业规模最大的薄膜电池,最高转换效率已达16.6%,使用不同禁带宽度的I层(非杂质或轻掺杂的本征层,又为光敏区)做成多结的PIN结构(如两结或三结电池),就可更有效吸收太阳能光谱以提高电池效率。但因非晶硅的光学带隙为1.7eV,其材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,因而限制了非晶硅太阳能电池的转换效率;此外,其光电效率随着光照时间的延长而衰减,即所谓的光致衰退S)W效应。近年来,对非晶硅薄膜太阳能电池的研究[4]为提高电池转换效率并改善电池的稳定性。在硅薄膜太阳能电池中,目前研究最多的是多晶硅薄膜和非晶硅薄膜太阳能电池。多晶硅薄膜太阳能电池制备工艺主要有化学气相沉积法(CVD)和液相外延法(LPE),按薄膜生长温度还可分为低温沉积和高温沉积。目前研究较多的是在低温(<600e)条件下制备多晶硅薄膜,使其沉积在如玻璃等廉价衬底上。杨定宇[5]等介绍了各种低温多晶硅薄膜制备技术。常用的耐高温衬底主要有石墨、功能陶瓷及硅基材料等。非晶硅薄膜太阳能电池转换效率已从1976年的1%~2%提高到目前的12%~14%。为提高转换效率、改进电池结构,采用了多带隙叠层电池结构,单结、双结和三结电池的实验室稳定效率[6]分别达到6%~8%、10%和13%。(4)新型硅太阳能电池。近年来,发展的新型硅太阳能电池有硅带太阳能电池、微晶硅薄膜太阳能电池和HIT太阳能电池等。¹带状多晶硅技术可以避免切割过程单晶硅和多晶硅电池的成本降低至2$/W以下。在实验室研究阶段,颗粒硅带制备的太阳能电池效率最高已达8.25%,成本已降为0.8$/W。由于硅带缺陷多、表面平整度不高,给后续工艺和电效率均带来负面影响,因此提高硅带质量是硅带工艺面临的最大挑战。º微晶硅由于具有单晶硅的高稳定、非晶硅的节省材料、可低温大面积沉积等优点。3.2化合物半导体太阳能电池化合物半导体电池由于禁带宽度、晶格常数等分布广泛,同时又具有光吸收系数高、适合于薄膜化、耐放射性损伤、温度特性优良、适合于聚光工作等优点,通过各种半导体的组合有可能实现波长响应的宽带域化,从而得到更高的效率。如单结电池片的转换效率有望达26%~28%,二结、三结电池片分别有可能达35%、43%的超高效率。由于化合物半导体太阳能电池由于高性能导致的高价格,曾被认为很难作为地面电力使用的太阳能电池而实用化,但随着研究开发的进步,由III2Õ族化合物构成的多结结构太阳能电池和聚光型太阳能电池亦引人注目。(1)CIS/CIGS薄膜太阳能电池。与硅太阳能电池相比,CIS电池成本低、转换效率高、稳定性高,但由于制作工艺重复性差,高效电池的成品率低等原因,故至今未能实现批量生产。为限制CIS的禁带宽度,引入Ga形成稳定的p型半导体Cu(In,Ga)Se2(CIGS),通过调整Ga含量可调制CIGS带隙。目前,制备CIS/CIGS的主要技术有溅射法、蒸镀法、电沉积、化学水浴沉积、化学气相沉积、分子束外延、喷射热解、气相转移法及快速凝固技术等。CIS和CIGS薄膜太阳能电池经过20多年的发展,小面积电池的效率超过了碲化镉和非晶硅电池,逼近20%。日本昭和壳牌石油公司的3450cm2组件转换效率达13.4%。美国NREL采用真空蒸镀法制备的CIS和CIGS太阳能电池光电转换效率[10]分别达15.0%和19.5%;施成营[11]等以不锈钢为衬底,用共蒸发三步法制备Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池,已达9.39%的转换效率。研究表明,CIGS薄膜太阳能电池吸收层厚度减薄至0.7Lm不影响其性能,这将减少稀有金属的用量,有助于降低成本,提高生产力的发展。(2)CdTe是能隙为1.46eV的直接禁带半导体,接近太阳能电池需要的最优化能隙(1.4eV),吸收系数约为105cm-1,故1.5Lm厚的CdTe薄膜就足够吸收光,因此CdTe薄膜太阳能电池成本低,已成为美、德、日、意等国研究开发的主要对象。目前较成熟的制备方法有近空间升华法、丝网印刷法、溅射法、元素气相化合法、电化学沉积法、真空蒸发法等。提高CdTe太阳能电池转换效率的有效途径之一是适当减薄CdS窗口层,但相反严重影响电池性能,解决途径是在窗口层和透明导电膜之间加一层高阻本征SnO2薄膜。用ZnTe/ZnTe:Cu作为复合层、Au作为CdTe太阳能电池的背电极的小面积(0.502cm2)电池效率已达13.38%。为提高其光电转换效率,降低成本以适应大规模生产的技术开发。宋慧瑾等[12]研究了用Ni替代Au作为CdTe太阳能电池的背电极,比较了Ni、Ni/Au、Au/Ni及Au背电极对电池性能的影响,结果表明转换效率平均增长4%。李愿杰等[13]在研究CdS/CdTe单层太阳能电池的基础上,提出了CdS/CdTe叠层太阳能电池的设计思路并已获成功,效率可达8.16%(0.071cm2)。理论计算表明,CdTe薄膜太阳能电池的转换效率达27%,虽实验室小面积CdTe薄膜太阳能电池的转换效率达16.5%,但与理论转换效率还有差距。GaAs是典型的III2V族化合物半导体材料,具有直接能带隙,带隙宽度为1.42eV(300K),是很理想的太阳能电池材料。GaAs太阳能电池具有光电转换效率高、耐高温性能好、抗辐射能力强等优点,被公认为新一代高性能长寿命空间主电源。上海空间电源所的三结InGaP/InGaAs/Ge太阳能电池已在空间得到应用,最高效率为28.0%(AM0),达国际先进水平。目前,GaInP/GaAs双结叠层太阳能电池的光转换效率也已达25.7%(AM0光谱效率)。在空间,电池会受到各种能量、通量的质子及电子照射,引起性能衰降,影响电源系统,因此有必要研究其抗辐射性能[14]。以砷化镓太阳能电池为主要部件的聚光太阳能电池,以其高效率、高温性能好等特点被认为是最有发展前途和最具商用价值的新一代光伏技术,理论计算表明(AM0光谱和1个太阳常数),双结、三结、四结GaAs太阳能电池的极限效率分别为30%、38%、41%,但目前GaAs太阳能电池普遍采用液相外延工艺,制造成本高,尚不能进入民用市场。3.3有机物太阳能电池有机物太阳能电池制备工艺简单(真空蒸镀或涂敷)具有制造面积大、廉价、简易、柔性等优点可以制备在可卷曲折叠的衬底上形成柔性的太阳能电池。目前有机太阳能电池在特定条件下光电转换率已达915%[10]。1974年,K.Ghosh等制造出Al/MgPc/Ag肖脱基势垒(Schottky-barrier)光电池并对短路电流、有机染料的光吸收常数、有机膜层厚度、量子效率、载流子扩散长度的关系进行了研究.A.R.Inigo等在Polyaniline(Pani)Schottky-barrier电池中加入CuPc粉末,增加并拓宽了有机膜层的光吸收幅度;在CuPc单晶中掺杂I2时CuPc层的电导率增大3个数量级.G.D.Sharma等对金属/染料或敏化染料SnO2的Schottky-barrier电池研究发现通过对染料的敏化和提高电极的功函势垒高度和激活能都得到了降低。染料敏化后金属/半导体界面的耗尽层宽度减小导致近界面的电场增强强电场迅速将激子分裂成自由电子和空穴因而提高了电导率和整体效率;另一方面由于空间电荷密度提高而导致的耗尽层宽度收缩也可能限制有机光电池的性能。另外入射Schottky-barrier电池光电导层的光强有很大部分被电极反射掉降低了光电池转换效率.S.Hayashi等从共振观点出发用SPP(surfaceplasmonpolaritons)激发技术改善了CuPcSchottky-barrier电池,在入射角45°的白光照射下光电转换效率提高到原来的213倍。3.3染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池(DSSC)即为湿式太阳能电池,转换效率低、电解质溶液复杂、稳定性差而制约了应用。自1991年瑞士洛桑理工大学Gratzel教授开发了转换效率为7.9%的染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池后,DSSC成为研究的热点。DSSC的发电原理与传统的PN结太阳能电池不同,利用叶绿素产生的光感应引起的电子移动进行光电转换。由于TiO2等无机氧化物及染料等原材料价格低廉、制造简单、转换效率提高空间大、环境适应性好、污染小,因此在便携电子设备、城市居民用电等领域将有广阔的应用前景,根据美国的成本预算,DSSC的制造成本可降为0.6$/W。但目前在电极材料、光敏剂和电解质的选择与制备等方面还存在一系列问题,因而制约着DSSC转换效率和稳定性的进一步提高。1993年Gratzel等以多吡啶钌类染料制成染料敏化纳米晶太阳能电池,光电转化效率为10%,200年达到11.04%,2006年Grimes研究小组[15,16]报道了采用TiO2纳米管阵列薄膜作为电极组装的DSSC体系,同年还开发出一种基于钛箔柔性衬底的高温法TiO2光阳极和基于ITO/PEN导电衬底的镀铂对电极柔性太阳能电池,效率达7.2%,这是目前柔性电池转换效率的最高值。但对大面积、具有实用化意义的光电转化效率一直在5%左右。制作DSSC电极的TiO2存在禁带宽度较宽(3.2eV)、不能吸收可见光区的能量、受激发产生的光电子和空穴易复合等缺陷,影响了DSSC的光电转换效率的提高。因此,需对TiO2半导体进行掺杂、表面修饰或寻找替代品。目前,所掺杂的金属多为有催化性能的过渡金属和稀土元素。将TiO2与ZrO2、CdS、ZnO、PbS等半导体化合物复合制成复合半导体薄膜,以此改善电池的性能。胡志强等[17]采用丝网印刷技术结合液相沉积法成功制备了性能稳定、多孔的ZnO/TiO2、MgO/TiO2复合薄膜电极,与纯TiO2薄膜电极相比,转换效率分别提高了39.7%和52.1%。目前,半导体TiO2的替代品主要有SnO2、Fe2O3、CdS和CdSe、ZnO等,其中,ZnO最有可能替代TiO2。日本岐阜大学[18]开发的基于二氢吲哚类有机染料敏化的电沉积纳米氧化锌薄膜的塑性彩色电池效率已达5.6%。DSSC研究中染料敏化剂的选择与制备是关键。常用的有无机金属配合物染料、半导体量子点、纯有机染料和天然染料等。¹目前无机金属配合物染料应用最多、效率最高、热稳定和化学稳定性高。在无机金属配合物染料中研究最多的是以挥发、易燃、不易密封等缺陷,给TiO2DSSC实际应用带来了困难。离子液体电解质为近年来发展的一类新型液态电解质,在光敏电化学系统领域中显示了优良的性能。将离子液体作为电解液使用在DSSC中,提高了热稳定和化学稳定性能。º准固态电解质是指在液态电解质中添加无机纳米材料、有机小分子胶凝剂或有机高分子化合物。太阳能电池发展前景改善太阳能电池的性能,降低制造成本以及减少大规模生产对环境造成的影响是未来太阳能电池发展的主要方向。作为太阳能电池材料,其中:(1)由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本,将最终取代单晶硅电池,成为市场的主导产品;(2)Ⅲ-Ⅴ族化合物及CIS等属于稀有元素,尽管转换效率很高,但从材料来源看,这类太阳能电池不可能占据主导地位;(3)有机太阳能电池对光的吸收效率低,从而导致转换效率低;(4)染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究已取得喜人成就,但还存在如敏化剂的制备成本较高等问题。另外目前多沿用液态电解质,但液态电解质存在易泄漏、电极易腐蚀、电池寿命短等缺陷,使得制备全固态太阳能电池成为一个必然方向。目前,大部分全固态太阳能电池光电转换率都不很理想。纳米晶太阳能电池以其高效、低价、无污染的巨大优势挑战未来,我们相信,随着科技展以及研究推进,这种太阳能电池应用前景广阔无限。结语：1.多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和较低成本,最终将取代单晶硅电池,优化电池结构设计将成为研究热点。2.未来研究化合物半导体薄膜太阳能电池的重点为进一步提高效率、降低成本、使之大规模产业化。同时积极寻找环境友好、原料来源丰富的其他半导体材料,以代替有毒金属Cd和一些稀有元素。3.染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究已取得丰硕成果。降低成本、解决有机染料稳定性差、寻找合适固态空穴传输材料代替液态电解质、制备全固态的染料敏化太阳能电池将成为研究的重点。对TiO2纳米棒和纳米管阵列薄膜电极,通过优化电池表面结构、增加抗反射膜、提高共轭聚合物电导率以降低电池内阻等方法改善有机太阳能电池的性能将取得很大的进展。4.纵观太阳能电池的飞速发展,只有降低成本才可能得到大规模发展。因此未来将会出现多种多样的太阳能电池,如C60和碳纳米管/有机材料基电池、纯有机太阳能电池、新型多层太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、有机小分子太阳能电池和塑料太阳能电池等。参考文献：[1]彭艳红，韩雪峰，温和瑞.太阳电池材料的研究进展[J]赣南师范学院学报，（2006）06：0078-04[2]梁昌鑫,陈孝祺.太阳能电池现状及其