太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的，是对环境无污染的可再生能源。它的应用可以解决人类社会发展在能源需求方面的问题。太阳能是一种储量极其丰富的洁净能源，太阳每年向地面输送的能量高达3×1024J，相当于世界年耗能量的1.5万倍。因此，太阳能电池利用可持续的太阳能资源，是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。

丰田普锐斯PHV插电混动车已经开始在车顶安装太阳能电池板为车辆充电，这可以帮助车辆能耗效率提高10%，目前已经在日本、美国和欧洲市场销售。有网络消息显示，特斯拉即将销售的Model 3车型可能会采用太阳能车顶篷技术，而这种全新技术可能是特斯拉全新开发的内嵌太阳能电池的“特斯拉玻璃”，其功能就是收集太阳能产生电力，为车内的一些电子部件供电。随着光伏技术的进步，太阳能板即将大规模进入汽车市场。

目前在中国太阳能造车领军企业是汉能集团，可以为汽车玻璃供应商提供太阳能芯片，太阳能电池板被集成到汽车前挡风玻璃和天窗玻璃的夹层中，用太阳能电池板发电，取代传统的充电站技术，摆脱对充电站的依赖，建立“移动充电”新概念（图2-7）。

图2-7　使用太阳能电池板的汽车

太阳能电池的发电原理（图2-8）：

太阳能电池工作原理的基础，是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

当太阳光照射PN结时，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子空穴对，在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N型区有过剩的电子，P型区有过剩的空穴，于是就在PN结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使P型区带正电，N型区带负电，于是就使得N型区与P型区之间的薄层产生电动势，即光生伏特“电动势”。当接通外电路时，便有电能输出。(www.daowen.com)

图2-8　太阳能电池的发电原理

对于不同材料的太阳能电池，尽管光谱响应的范围是不同的，但光电转换的原理是一致的。在PN结的内静电场作用下，N型区的空穴向P型区运动，而P型区的电子向N型区运动，最后造成在太阳能电池受光面（上表面）有大量负电荷（电子）积累，而在电池背光面（下表面）有大量正电荷（空穴）积累。如在电池上、下表面引出金属电极，并用导线连接负载，在负载上就有电流通过。只要太阳光照不断，负载上就一直有电流通过。

目前，太阳能电池的类型很多，主要有：

（1）单晶硅太阳能电池：转换效率最高，技术也最为成熟。转换效率为15%～17%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池作为单晶硅太阳能电池的替代产品。

（2）多晶硅薄膜太阳能电池：与单晶硅太阳能电池比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜太阳能电池，其转换效率为12%～14%。因此，多晶硅薄膜太阳能电池将会在太阳能电池市场上占据主导地位。

（3）非晶硅薄膜太阳能电池：成本低，质量轻，转换效率为6%～10%，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换效率，那么，非晶硅薄膜太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。