太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其他电源无法比拟的。

据世界能源组织（IEA）、欧洲联合研究中心、欧洲光伏工业协会预测，2020年世界光伏发电将占总电力的1％，到2040年光伏发电将占全球发电量的20％，按此推算未来数年，全球光伏产业的增长率将高达25％～30％。可以预言，在21世纪中叶，太阳能光伏发电成为人类的基础能源之一，在世界能源构成中占有一定的地位。

目前太阳能电池主要分为：第一代太阳能电池（单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池）；第二代太阳能电池（非晶硅薄膜太阳能电池和多晶硅薄膜太阳能电池）；薄膜太阳能电池的研究任务还没有结束，第三代太阳能电池的概念已经提出。Martin Green认为第三代太阳能电池必须具有如下几个条件：薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒。目前第三代太阳能电池还在进行概念和简单的试验研究。已经提出的第三代太阳能电池主要有叠层太阳能电池、多带隙太阳能电池和热载流子太阳能电池等。第三代太阳能电池太阳能转换成电能的卡诺循环效率可以达到95％，而目前标准太阳能电池的理论转换效率上限为33％，这说明提高太阳能电池的效率还有很大的空间。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大幅度的降低，但是与常规能源相比，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。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，约占整个太阳能电池产量的90％以上，是最重要且技术最成熟的太阳能电池。硅太阳能电池是最有发展前景的，但大规模应用需要解决两大难题：提高光电转换效率和降低生产成本。(www.daowen.com)

目前市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳能电池平均效率约为17％，也就是说，这样的太阳能电池只能将入射太阳光能中的17％转换成可用电能，其余的都浪费成无用的热能。当然理论上，只要能有效地抑制太阳能电池内载子和声子的能量交换，换言之，有效地抑制载子能带内或能带间的能量释放，就能有效地避免太阳能电池内无用的热能的产生，大幅度地提高太阳能电池的效率，甚至达到超高效率的运作。而这样简易的理论构想，在实际的技术上，却可以用不同的方法来执行这样的原则。薄膜电池如果能够解决转换效率不高、制备薄膜电池所用设备价格昂贵等问题，会有巨大的发展空间。相比晶体硅电池，薄膜电池并不依赖多晶硅原料，因此发电成本要便宜很多。多晶硅电池的电价一度达到传统火电的10倍，但薄膜电池的价格可以媲美传统火电价格，因此薄膜电池被认为是晶体硅电池的替代产品，发展前景看好。

从转换效率和材料来源考虑，太阳能电池今后的发展重点仍然是硅太阳能电池。就光电性质对光伏应用的要求而言，晶体硅并非最佳材料，但由于它的固态工艺及对材料本身的研究非常成熟，因此在今后相当长一段时间内，仍将是光伏市场上的主导材料；而多晶硅薄膜太阳能电池，它具有相对较高的转换效率和相对较低的成本，因此，晶体硅、多晶硅和多晶硅薄膜太阳能电池都将是市场的主导产品。

超高效率的太阳能电池（第三代太阳能电池）的技术发展，除了运用新颖的元件结构设计，来尝试突破其物理限制外，也有可能因为新材料的引进，而达成大幅度增加转换效率的目的。