1954年，贝尔 实验室研制成功头一个实用价值的硅太阳能电池，纽约时报把这一突破性的成果 称为“**阳光为人类文明服务的一个新时代的开始”。 “光生伏特”效应指的是半导体在受到光照的条件下，光子能量激发价带内的 束缚电子穿过禁带到达导带成为自由电子，并在价带中留下空穴，形成为空穴电子对，从而改变了材料的载流子浓度。在有外电路接入的情况下，电子和空穴 少数载流子在扩散作用和 PN 结内建电场的共同的作用下按照特定的方向移动， 从而产生电流。

半导体材料的选择是决定光伏电池效率的主要因素。半导体电池材料的禁 带宽度决定了其短路电流和开路电压，其中短路电流随着禁带宽度的减小而增加， 开路电压随着禁带宽度的减小而降低，因此适用于光伏发电材料的禁带宽度应当 有一个合适的范围，当电池材料的禁带宽度在 1.1-1.6eV 时，其理论光电转换效 率能够达到 29.43%。目前可用做光伏电池的材料主要是元素周期表中 III-V 主族 材料，包括硅材料、砷化镓、铜铟镓硒，碲化镉以及近年来发展比较快的有机化 合物电池等。综合各种材料的电学性能，安全性，资源丰富性，无毒无害性等各 种因素，硅材料成为目前光伏行业中普遍使用的电池材料。

光学损失和电学损失是影响光伏电池效率的两大重要因素。尽管硅材料的 理论电池效率能够达到 29.43%，但是目前在实验室中硅电池的至高转化效率为 26.3%，主要是受光学损失和电学损失的影响。

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