郑 珍,陈王华

（宁波大学 物理科学与技术学院,浙江 宁波 315211）

太阳能具有清洁和取之不尽的特性,因此从太阳中获取能量是人们追求的永恒目标.太阳能的光子能量可以转化为其他多种形式的能量,包括电[1]、热[2]、热电[3]和燃料[4]等等.其中,最典型的形式是将太阳能转换为电能.人类历史上第一块基于晶体硅(c-Si)的太阳能电池诞生于1954 年的贝尔实验室,其光电转换效率约为6%.自此,c-Si太阳能电池的转换效率一直稳步提高,目前硅异质结结构太阳能电池的效率达到了26.7%[5].与此同时,基于不同材料和结构的太阳能电池,例如,III-V 族[6]和钙钛矿[7]太阳能电池,已经出现并迅速发展.

民用太阳能电池的最终定位是商业产品,因此,太阳能电池的产量主要取决于其成本/售价.价格大幅下降,太阳能电池的安装量将急剧增长.例如,在1975 年,一块太阳能电池板的价格约为101.05 美元·W-1,全球太阳能电池板安装量仅为2 MW.到2018 年,一块太阳电池板的价格低至0.8美元·W-1,全球太阳能安装量达到104 MW.过去几十年驱动太阳能电池板成本大幅下降的原因可以归功于技术的改进、制造和部署的成本降低、规模的增加以及材料成本的大幅降低,尤其是材料成本降低.过去十年,太阳能电池的效率仅提高了几个百分点,这与太阳能电池成本的大幅降低形成了鲜明的对比.例如,2009 年三洋公司生产的电池转换效率已达23.0%[8],而2019 年仅提升为26.3%[9].需要注意的是,在AM1.5G 光照下,单结硅太阳能电池Shockley-Queisser 极限的最大理论效率为……