太阳能光伏技术与应用：解析光伏效应与太阳电池

太阳电池从科学原理发现到目前的技术应用已经度过了170多年发展历史。从太阳电池技术所基于的科学原理光生伏打效应，即光伏效应的发现［28］，经过美国贝尔实验室第一片实用性的晶体硅太阳电池的发明［14］以及技术的不断创新发展，直到包括材料、器件、系统及各种技术应用的整个光伏产业链形成，光伏技术展现了具有与化石能源发电技术竞争的强大发展潜力。为了准确、全面、系统地认识太阳能光伏科学与技术相互促进所形成的革命性发电方式，有必要对光电效应、光伏效应及太阳电池等一些重要概念进行说明。

光电效应（photoelectric effect）现象最早在1887年由德国科学家赫兹（Heinrich Hertz）在从事电磁波实验时发现的，即金属表面在光的照射下发射电子的现象。因为一般金属材料的功函数大多在3～5eV之间，所以在太阳能中只有紫外光部分才能被吸收来产生光电子。而太阳光中紫外线以上的辐射只占很小的一部分（10%以下），因此，利用金属的光电效应来产生电流的可能性是很小的。为了科学解释光电效应，爱因斯坦从普朗克的能量子假设出发，提出光子（photon）的概念［29］。即光子具有能量ε＝hν（其中普朗克常数h＝6．626×10－34Js，ν为频率）。当光子照射在金属表面上，金属表面的一个自由电子从入射光中吸收一个光子后，就会得到能量hν，如果hν大于电子从金属表面逸出所需的逸出功，这个电子就可从金属表面逸出，所逸出的电子可被称为光电子。

光伏效应（Photo Voltaic Effect：PVE）是表示半导体表面在太阳光的照射下，光子的能量被吸收，使电子从价带跃迁到导带，从而产生电子－空穴对。一般的半导体的能隙宽度多在1～2eV之间，而太阳辐射的光子能量分布在0．5～5eV，即从紫外线、可见光到直到近红外线范围。此外，在半导体中可以传导的除了带负电的电子外，还有带正电的空穴，这两种不同导电类型的载流子的导电机制是金属中所没有的，这也是造成半导体成为太阳电池主导材料的原因所在。

光电化学效应（photoelectrochemical effect）也可通过光照产生电压，一般会涉及电介质和化学反应。染料敏化太阳电池就是以此效应为基础的。

光电效应与光伏效应在本质上是相同的，而就所产生的电子的位置而言，也可以将这两者区分为外光电效应和内光电效应。但不管是光电效应、光伏效应还是光化学效应都可以产生光电子，这也是形成光电流（photocurrent）的一个必要条件。目前人们普遍认为，光伏效应是太阳电池发展的基础，而作为光能到电能的转换器件的太阳电池必须具备以下三个基本条件［30］：

（1）入射光子能够被吸收并产生电子－空穴对。

（2）所产生的电子－空穴对在可能的复合之前就能够被分离开来。

（3）分开的电子与空穴能够被传输到外电路及电负载上。

按照以上条件，最适合的材料就是半导体。像所有半导体器件一样，实现太阳电池的核心结构也是p－n结，而p－n结中的空间电荷区由施主正离子和受主负离子形成的内建电场是实现电子－空穴分离的最重要的物理条件。就以p－n结为基础的晶体硅太阳电池而言，在太阳光照射下，太阳电池的光电流主要来自以下三个部分［30］：

（1）空间电荷区的电子和空穴在内建电场作用下形成的漂移电流。

（2）n－Si区的少数载流子—空穴所形成的扩散电流。

（3）p－Si区的少数载流子—电子所形成的扩散电流。

一般而论，太阳电池是指任何能将太阳光直接转换为电力的一种半导体器件，值得注意的是实现光能到电能的直接转换，没有任何中间转换过程。太阳电池也可以称为光伏电池，这主要是按照半导体材料所依据的光伏效应而论。在实际使用过程中，都是将一定数量的太阳电池进行串联连接，并使用无机与有机材料通过真空封装做成板块状结构，一般称为太阳电池组件或光伏组件。

国际上普遍认为光伏现象是法国科学家亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔（Alexsandre Edmond Becquerel）首先发现的［13，22］，但事实上当时只有19岁的贝克勒尔所提交给法国科学院的论文中只用了“光电流”现象一词［28］，并没有出现光伏（PV）的概念。后来人们普遍使用的光伏（PV）一词，主要原因是太阳电池已经紧密地与半导体材料关联起来，实际上所谓光伏就是“光电”的意思。中文的”光伏”一词，是特指光生伏打电源的简称，而理解为光生伏特是不准确的。伏打是发明直流电源的意大利科学家，伏特是作为电压的单位，是由伏打名字演变而来。中文将PV译成光伏，也许主要是光电一词用得太泛，如半导体照明涉及发光二极管（LED）技术是通过电光转换实现，但人们习惯都用光电技术替代。我国台湾与日本一般不用“光伏”一词，而只用“太阳电池”术语［27，31］，我国大陆普遍将“光伏”一词专用于利用半导体材料实现的太阳电池的发电技术。由此而论，参照LED所引发的半导体照明技术，光伏发电也可以理解为半导体发电技术。

太阳电池就是一种特殊的半导体器件，太阳电池的技术进步与半导体科技发展一直紧密关联。两者从理论、到材料、工艺、技术等多方面都互相兼容。两者最大的不同是通常的半导体器件的功能是实现信息处理，而太阳电池的功能是进行能量转换。为了清晰理解两者相互关系，在此，将太阳电池及有关半导体发展的最重要的科学事件按照时间顺序罗列如下：

1839年，法国实验物理学家贝克勒尔研究光对电解液中的金属盐和电极的作用，首次观察到插在电解液中两电极间的电压随光照强度变化的现象。后人将此现象称为“光伏效应”，实质上就是光产生电流效应［28］。

1849年，英国人Alfred Smee出版《Elements of Electro－Biology，or the Voltaic Mechanism of Man；of Electro－Pathology，Especially of the Nervous System》一书，开始使用光伏电池（photo－voltaic battery）和光伏电路（photo－voltaic circuit）概念，这显然是受到意大利人伏打发明伏打电源的影响［32］。

1873年，英国科学家W．Smith发表“The Action of Light on Selenium”文章，从而发现了固体硒的光伏效应［33］。

1874年，德国物理学家F．Braun在德国物理与化学年报上发表“Stromleitung durch Schwefelmetalle”一文，开始研究半导体材料的电学性能［34］。

1900年，德国人普朗克建立黑体辐射理论，解释了电磁波辐射与吸收过程中能量子与波长之间的关系。

1905年，在普朗克黑体辐射理论的基础上，爱因斯坦在瑞士伯尔尼专利事务所工作期间发表“关于光的产生与转化所涉及的一个启发性观点”文章，首次提出光子理论，成功解释光电效应现象［29］，并于1921获得诺贝尔（Nobel）物理奖。

1938年，W．Schottky第一次解释金属－半导体接触的阻挡层（耗尽层），并建立二极管特性曲线［35］。

1948年，美国贝尔实验室R．S．Ohl申报了光敏硅器件专利，后来他深入研究了硅的光电性能［36～38］。

1949年，W．Shockley，J．Bardeen，W．H．Brattain发明晶体管，W．Shockley 对p－n结进行了完整的理论解释［39，40］，从此半导体器件时代开始。

1954年4月，美国贝尔（Bell）实验室研究人员D．M．Chapin，C．S．Fuller和G．L．Pearson报道4．5%效率的第一个实用的单晶硅p－n结太阳电池的发现［14］，几个月后效率达到6%，几年后达到10%。这是太阳电池的一个具有里程碑意义的发展事件。

1954年，美国D．C．Reynolds，G．Leies，R．E．Marburger发明硫化镉太阳电池［41］。

1955年，德国西门子实验室R．Gremmelmeier发明砷化镓（GaAs）太阳电池［42］。

1961年，W．Shockley，H．J．Queisser发表太阳电池理论极限效率文章，提出单个p－n结晶体硅太阳电池的理论效率极限为η＝30%［43］。

1963年，D．A．Cusano发明碲化镉（CdTe）太阳电池，实现的光电转换效率为6%，到1972年这种电池的效率达到10%～14%［44，45］。

1976年，D．E．Carlson，C．R．Wronski（美国RCA）研制非晶硅薄膜太阳电池，效率达到8%［46，47］。

1977年，非晶硅电池衰减的Staebler－Wronski效应被发现［48］。

1977年，B．Authier，（Wacker Brughausen）提出多晶硅晶体生长方式，同年H．Fischer，Pschunder开始用多晶硅片制造多晶硅太阳电池［49］。

1983年，为了解决多晶硅晶界对转换效率的影响，J．I．Hanoka，Y．S．Tsuo等开始开展晶界氢钝化研究［50，51］。

1991年，瑞士联邦理工洛桑分校M．Gr－tzel研制的纳米TiO2染料敏化太阳电池（Gr－tzel Cell）效率达到7%；1995年纳米TiO2染料敏化电池转换效率达到10%，最近的发展达到12%以上［52，53］。

2003年，澳大利亚新南威尔士大学Martin Green提出所谓的第三代太阳电池的新概念，设想通过太阳光谱分割利用等措施可将太阳电池的效率提高到50%甚至更高［54］。

最早实现产业化发展的是晶体硅太阳电池（见表1．1）。但在1976—1996年，太阳电池生产缓慢发展，1976年只有美国生产单晶硅电池，产量只有0．32MWp。直到1996年，世界太阳电池产量也只有88．6MWp。1999年为201．3MWp，2004达到1 194MWp，即超过1GWp。2005年产量为1 817．7MWp，主要是在2004年德国对2000年颁发的可再生能源法（EEG）进行了修订，加速了光伏市场的发展。美国在1976—1983年和1993—1998年期间，太阳电池产量保持世界第一；而日本则在1984—1992年和1999—2006年间超过美国，所生产的太阳电池产量世界第一。从2007年起，我国太阳电池产量实现了世界第一。

借助德国技术与市场，我国太阳电池生产飞速发展，在2004年太阳电池产量达到52MWp，开始超过印度（36MWp）；2007年我国太阳电池产量一跃超过德国，成为世界第一生产大国。从此之后，我国太阳电池生产井喷式、扎堆式发展，我国的太阳电池产量甚至占到了世界总产量的60%以上。就在我国光伏产业发展突飞猛进期间，先是美国光伏企业开始纷纷倒闭，紧接着又是欧洲光伏企业特别是德国太阳电池工厂陆续关门。在美国对我国太阳电池组件实现双反（反补贴、反倾销）制裁之前，我国太阳电池产量达到20GWp以上，而产能则超过40GWp。2011年欧洲开始准备对包括从硅片、晶体硅太阳电池及组件的我国的光伏产品实行双反调查，我国太阳电池产业进入一个非常困难时期。与2008年美国金融危机不同的是，这次持续时间长，特别是欧洲光伏市场发展速度减慢，对我国光伏企业产品出口影响很大。从2011年开始，许多大型光伏企业发生巨亏，多个企业面临破产边缘，目前我国光伏企业进入调整期。现在来看，除了欧、美国家实行贸易自我保护原因之外，我国太阳电池生产规模与市场发展需求极不协调，企业盲目扩张发展也是重要原因之一。但是全球光伏发电市场一直在发展，光伏发电行业的大方向没有问题，相信我国光伏产业经过调整，将更加理性、健康发展。(https://www.xing528.com)

在2005年之前，美国、日本及德国是太阳电池的主要生产国。直到2004年，世界太阳电池生产总量还不到5GWp！世界太阳电池大规模发展是2004年之后，即德国可再生能源法修正法开始实施之后。在太阳电池发展进程中，德国、日本、美国在技术开发与市场推动方面曾经发挥了重要的先导作用。至今为止，美国、日本及以德国为代表的欧洲国家仍然是世界最重要的光伏发电应用市场，特别是德国，光伏发电已经在电力供应中展现重要的作用，这些国家所实施的光伏发展规划与项目值得我们参考与借鉴。

1）德国光伏发展历程［8，26，55，56］

1990—1999年，为光伏产业发展起步阶段。1995年千户屋顶计划完成，安装太阳电池组件总量为18MWp；1999开始实施十万屋顶计划。

2000—2010年，为光伏发展高峰阶段。2000年德国政府颁布《可再生能源法》，2003年十万屋顶计划完成。2004年《可再生能源修正法》推出，实行最高补贴达到57．4欧分／kWh的上网电价，年安装光伏组件首次超过1GWp。2005年以后光伏组件年安装量逐年增加，2007年光伏组件安装达到4GWp，2008年接近6GWp，而在2009达到9GWp。2010年安装7．4GWp，累计达到17GWp。

从2011年开始进入稳步发展阶段，到2012年底累计安装光伏组件超过30GWp。而2012年世界累计光伏组件安装总量达到100GWp，而其中德国所占份额接近三分之一。预计2013年以后，德国光伏组件年安装量仍然会保持5～6GWp左右的速度发展。

2）日本光伏发展历程［26，27，57，58］

1974—1984年，日本政府为了应对世界石油危机，开始推出光伏应用的“阳光计划”，在1979年第二次石油危机后，日本政府更加大了经费支持。

1984—1994年，完成了很多光伏示范项目，“阳光计划”进展顺利。在此期间Sanyo公司首先实现了非晶硅（a－Si）薄膜太阳电池的商业化。

1994—2010年，政府推出激励政策，实施“新阳光计划”，并提供并网技术支持与投资补贴等，促使户用光伏系统的安装量迅速增加。这些鼓励政策包括2004年日本NEDO（新能源与工业技术开发机构）、经济、贸易与工业部宣布“面向2030光伏路线图（PV2030）”，其目标是到2030年，光伏组件生产成本为50Yen／Wp（2006 年1元人民币＝14日元，2013年1元人民币＝16日元），光伏发电量占日本总电耗的10%。2005—2008年期间，每年光伏组件安装量为200～300MWp，到2008年累计安装量超过2GWp。2009年安装490MWp，累计达到2 600MWp，2010年安装1GWp，累计达到3．6GWp。

2011年日本福岛核电站发生严重核泄漏，造成了严重的后果，该事件震惊整个世界，再次敲响核电发展的警钟，更加坚定了世界各国发展光伏技术的决心。日本进一步加大了光伏技术研发与光伏市场开发的力度，预计2030年日本光伏发电将占总电耗的10%。

3）美国光伏发展重要历程［26］

1954年贝尔实验室首先研制出单晶硅太阳电池，这是太阳能技术发展中的里程碑事件，美国是世界光伏技术和光伏产业的发源地之一。

1997年美国政府推出“百万太阳能屋顶”计划（One Million Solar Roofs Plan）计划，旨在有效减少CO2等温室气体的排放，保持美国在世界光伏工业的竞争力以及创造就业职位。2006年施瓦辛格在加州签署“百万太阳能屋顶”计划。至2008年底，美国累计光伏组件安装总量达到1．15GWp。

2009年7月美国政府通过“千万太阳能屋顶”计划。至2010年底，光伏组件累计安装超过3GWp。并计划2030年安装70～100GWp。至今为止，美国在高效晶体硅电池（IBC电池）和薄膜电池研发和生产方面占领先地位。

从20世纪60年代开始，我国就开始太阳电池研究。天津十八所与上海八一一所主要生产太空用的太阳电池与光伏发电系统，以满足我国空间技术发展需求。北京太阳能研究所在单晶硅太阳电池工艺方面开展了研究工作。中国科学院半导体研究所、南开大学等最早开展非晶硅太阳电池研究，同时南开大学也一直在进行CIGS薄膜电池研究。西安交通大学、上海交通大学、云南师范大学也较早地开展晶体硅太阳电池及应用技术研究。四川大学主要开展碲化镉薄膜太阳电池工艺研究。从1999年开始，中国科学院广州能源所与中山大学在国内开展颗粒硅带为衬底的晶体硅薄膜太阳电池研究，2005年之后，中山大学将研究重点集中于晶体硅太阳电池工艺与光伏应用技术研究开发，同时也开展薄膜太阳电池基础研究。2010年之后，国家级光伏技术研究机构陆续在大型骨干光伏企业开始筹建，如常州天合光能、保定英利集团、江西赛维、无锡海润及长沙四十八所等，都相继成立了由国内外学者加盟的国家重点实验室或国家工程技术研究中心等机构。

我国最早的单晶硅太阳电池企业是开封半导体厂（1979年）、宁波太阳能公司（1979年成立，现为“日地太阳能”）、秦皇岛华美太阳能公司（1982年）、云南半导体厂（1982年成立，后重组为“天达太阳能”）、深圳大明太阳能（1985—1994年）。当时这些企业的产能都在1MWp以下，所生产的单晶硅太阳电池的效率只有10%左右。最早的非晶硅薄膜太阳电池企业有哈尔滨克罗拉（1985年）和深圳宇康（1986—1995年），当时非晶硅薄膜电池的效率较低，只有5%左右，而且性能不稳定。

最早规模化实现单晶硅电池生产的企业是我国台湾茂迪（Motech）公司，后来在2001年成立的无锡尚德电力（Suntech）公司的带动下，我国涌现了数百家太阳电池企业，最终形成了从多晶硅材料、硅片、辅材、电池、组件到装备的完整光伏产业链。用了不到10年的时间，我国光伏产业从无到有，从小到大，从弱到强，分别在硅片、晶体硅太阳电池及组件的生产规模上一跃占据了世界第一的地位。从2011年开始，甚至在多晶硅生产方面也走在了世界前列。

至今为止，光伏发电的主流产品一直还是晶体硅太阳电池，所用的主要材料与半导体工业一样，就是以硅材料为主体。硅是一种非常特殊的材料，一直以来它是信息产业（半导体工业）的最重要原料，也是提供电力能源（太阳电池）的最基本材料。值得庆幸的是硅是地球上除了氧以外最丰富的元素，所占比例达到26%之多，而且它不仅也像阳光一样没有枯竭的问题，同时还无毒和可回收再重复利用。

太阳电池是一种特殊的半导体器件，它的主要功能是将光能转换为电能。太阳电池技术的发展直接依赖于半导体材料与工艺的进步。按照工艺的不同，硅材料既可以是晶体结构，即硅原子排列具有周期性，远程有序；也可以是硅原子排列呈非晶体状态，即近程有序、远程无序。半导体之所以具有特殊功能，主要是源于独特的能带结构。与金属与绝缘体不同，半导体具有导电的多样性，半导体材料内部的导电粒子即所谓的载流子既可以是带负电的电子，也可以是带正电的空穴［16，17，24，25］。

与半导体器件类似，用来制造太阳电池的硅材料必须达到很高的纯度要求。一般来说，对于晶体管、集成电路等半导体器件来说，硅材料纯度必须要在9N以上。但是，对于太阳电池而言，硅的纯度在6～9N范围即可满足要求。为了区别，一般将9N以上纯度的称为电子级硅，而将专用于太阳电池的6～9N纯度的称为太阳能级硅。能够用于制造太阳电池的半导体材料除了硅以外，还有锗（Ge）、砷化镓（GaAs）、铜铟镓硒（CIGS）等。对于太阳电池的基本要求就是所用的材料必须丰富、无毒、生产工艺成熟、价格低、而且能够实现大规模生产。对应于这些基本要求，相对而言，硅是最符合要求的。

通过不同的生产工艺，可以分别得到不同原子排列状态的硅材料，即单晶硅、多晶硅以及非晶硅［24，25］。所谓单晶硅，就是整块硅材料就是一个硅单晶［16］，一般通过晶体直拉工艺实现；而多晶硅就是整块材料由许多个硅单晶组成，可以通过浇铸工艺实现；至于非晶硅多是通过等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺实现［57，59］。通过特殊的工艺，还可以制备带状硅、类单晶硅、微晶硅、纳米晶硅以及硅纳米线等，以实现特殊的功能。早期的用于太阳电池的硅片是圆形的，现在多是方形的，尺寸从100mm×100mm发展到125mm×125mm，再到156mm×156mm。硅片厚度早期多为270～240μm，现在一般在180～200μm，预计不久会降到120～160μm甚至更薄些。对于硅片的电学性能要求主要是导电类型与少子寿命，一般多用p－Si制造太阳电池，而n－Si主要用于超过20%效率的太阳电池。对于多晶硅片，少子寿命一般在1～2μs，而单晶硅片少子寿命要在10μs以上。

太阳电池最重要技术指标是光电转换效率，这是在标准测试条件（STC）下确定的。地面太阳电池的标准测试条件为大气质量AM1．5、光强1 000W／m2及温度25℃［13，20～22］。太阳电池转换效率与所用的材料、结构与工艺等有关。太阳电池其他的技术参数还有开路电压、短路电流、填充因子、串联电阻及并联电阻等［13，20～22］。

按照不同材料，已经实现产业化的太阳电池主要有三大类（见图1．4）：即晶体硅太阳电池、薄膜太阳电池及聚光型III－V化合物太阳电池。晶体硅电池中有单晶、多晶、类单晶及带硅电池；薄膜电池中包括非晶硅、CIGS及CdTe电池，而非晶硅中有单结、非晶／微晶双结甚至非晶硅／微晶硅／非晶锗三结太阳电池；III－V族电池可以是单结、双结、甚至三结以上。一般单结电池多用于太空技术中，而三结电池则用于地面高倍聚光光伏系统中。

图1．4　按照材料不同可以将太阳电池分为三大类型，即晶体硅太阳电池、薄膜太阳电池及III－V族聚光太阳电池

最终，除了稳定性、可靠性等指标外，评价太阳电池性能好坏一个重要参数是能量转换效率，即单位面积上输出电量与输入光能的比值。提高太阳电池转换效率主要从两个方面进行。一是光学方面，尽可能提高太阳电池对入射光的吸收，以产生更多的光生载流子；另外是电学方面，尽量减少光生载流子在电池体内及表面处的复合，同时减少各种上、下电极的电阻损耗，使更多的电力能够输出到外部负载。

2003年，澳大利亚新南威尔士大学先进光伏技术研究中心Martin Green提出第三代太阳电池的概念［60］。分类理由主要基于所用的主要材料特点与太阳电池的性能。即：

第一代：以硅片为基础，基本特点是效率较高、性能稳定，但成本较高。

第二代：薄膜太阳电池，即非晶硅、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）电池，特点是所用的半导体材料很少，成本较低，但效率也较低，具有性能不稳定或原料稀少等问题。

第三代：仍是薄膜电池，但采用纳米技术或量子点结构等，同时实现高效率和成本低。仅仅是概念性、基础性研究，至今没有实际产品出现。

光伏技术发展过程中，各类太阳电池技术之间存在竞争与差异是很正常的，晶体硅电池与非晶硅电池通过10多年的实际应用与市场检验，晶体硅电池以效率高、稳定性好稳坐头把交椅，至今仍是主导光伏产品；而薄膜电池的发展优势在于可以柔性设计及利于与建筑结合。事实上，各种太阳电池都有发展的必要与优势应用领域，像非晶硅电池基本上独霸消费产品市场，而CIGS电池可向柔性化发展能够开拓一些特殊的市场空间。现在能够实现像晶体硅电池那样大规模生产的薄膜电池只有碲化镉电池，但转换效率只有10%左右，尽管每瓦价格较低，但从光伏电站整体性，即运输、布线及安装等系统价格核算，晶体硅电池往往都是光伏电站投资商的第一选择。

有些报道认定多晶硅是高耗能、高污染产品，这是没有任何科学依据的。事实上只有高耗能、高污染企业，没有高耗能、高污染行业，像钢铁、玻璃、水泥与多晶硅等都是现代文明离不开的，特别是多晶硅材料既是信息产业的基石，也是光伏产业的发展基础。现在晶体硅电池的能量回收期很短［28，57］，每瓦晶体硅电池的能耗在2年之内就可回收，因此晶体硅不是高耗能、高污染产业。

现在来看，三代太阳电池的划分没有充足的理论依据。至今为止，还看不出哪种太阳电池近期可以取代晶体硅电池。在转换效率及生产成本方面，晶体硅电池仍然具有强大的发展潜力，而薄膜电池在大型光伏电站建设方面，不管是在发电效果还是成本方面，基本上没有竞争力。在2008之前，由于国际上多晶硅短缺，导致晶体硅电池价格较高，许多企业曾经将希望寄托在非晶硅薄膜电池上，在2008—2010年之间，我国成为世界上硅薄膜太阳电池生产的最大试验区，多个企业投下巨资引进国外生产线，如从美国、日本及欧洲，但由于技术不成熟或设备成本太高，硅薄膜电池没有取得所期望的成功。而恰恰相反，我国的多晶硅生产技术获得最终突破，多晶硅每千克价格从最高300美元跌至20美元以下，晶体硅光伏组件销售价格一下从20～30元人民币每瓦，骤降到4元每瓦以下。

可以认为，晶体硅电池的市场主导地位在10年内或更长时期不会被改变。从技术发展来看，薄膜电池也是太阳电池的一个重要方向。但是晶体硅电池与薄膜电池并不存在对立关系，事实上，晶体硅电池本身也大量用到薄膜技术，如减反射、钝化薄膜等。晶体硅电池完全可以与薄膜电池同步发展，甚至互相借鉴、互相结合发展，如日本研制的HIT电池就是硅片与薄膜技术完美结合的典范，多年来一直是高效太阳电池的一个研究热点［61～65］。晶体硅电池与薄膜电池将会长期平行发展，各类技术将会互相交融、渗透发展！

第一片实用性的晶体硅太阳电池出现到现在已经过去了半个世纪时间。太阳电池的发展正在引导未来世界电力供应的格局的变化。光伏技术不仅提供了一种能源形式，并将对人类的生活、生产习惯与理念带来巨大变革。太阳电池本身就是一个发电机，而阳光就是原料，没有东西燃烧，没有机械转动，太阳电池就神奇地将运动的光子变换成运动的电子。严格来说，类似于LED技术，一般称为半导体照明。其实所谓的光伏发电，称为半导体发电更为准确。