依据硅片厚度的不同，可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池两大类。本文首要论说以下几种硅基太阳能电池的基本原理：单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，多晶硅薄膜太阳能电池，非晶硅薄膜太阳能电池，微晶硅薄膜太阳能电池。
晶体硅的发电进程大致如下：P型晶体硅经过掺杂磷可得N 型 硅，构成P-N结，当光线照射到硅晶体的外表时，一 部分光子被硅资料吸收，光子的能量传递给硅原子， 使电子发作跃迁，成为自由电子，在P-N结两边聚 集，发作电位差。当外部接通电路时，在该电压的作 用下，将有电流流过外部电路发作必定的输出功率。
1、单晶硅太阳能电池
硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转化功率最高，技能也最为老练。高功能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅资料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近老练，在电池制造中，一般都选用外表织构化、发射区钝化、分区掺杂等技能，开发的电池首要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。进步转化功率首要是靠单晶硅外表微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能体系研讨所坚持着国际领先水平。
该研讨所选用光刻照相技能将电池外表织构化，制成倒金字塔结构。并在外表把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合．经过改进了的电镀进程添加栅极的宽度和高度的比率：经过以上制得的电池转化功率超越23%，是大值可达23．3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转化功率为19．44%，国内北京太阳能研讨所也活跃进行高效晶体硅太阳能电池的研讨和开发，研发的平面高效单晶硅电池（2cm X 2cm）转化功率抵达19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm X 5cm）转化功率达8.6%。
单晶硅的长处和缺乏
单晶硅太阳能电池转化功率无疑是最高的，在大规划运用和工业出产中仍占有主导地位，尽管其转化功率高，可是制造单晶硅太阳能电池需求许多的高纯度硅资料，且工艺杂乱，电耗很大池工艺影响，且太阳能电池组件平面利用率低，致使单晶硅本钱价格居高不下。要想大起伏下降其本钱是十分困难的。为了节约高质量资料，寻觅单晶硅电池的代替产品，现在开展了薄膜太阳能电池，其间多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池便是典型代表。
2、多晶硅太阳能电池
现在，太阳能运用的多晶硅资料，多半是含有许多单晶硅颗粒的集合体，或用抛弃单晶硅资料和冶金基硅资料熔化浇筑而成，其工艺进程是挑选电阻率为100-300?cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用1:5的氢氟酸液混合进行恰当的腐蚀，然后用离子水冲刷呈中性，并烘干，用石英坩埚装好许多硅料，参加恰当硼硅，放入浇铸炉，在真空状态下加以熔化，熔化后坚持约20min，然后注入石墨铸模中，渐渐冷却后即基硅锭，然后切片加工成太阳能电池片，即多晶硅太阳能电池。
多晶硅太阳能电池的长处和缺乏
它的本钱和单晶硅差不多，其转化约为12%左右，稍低于单晶硅太阳能电池，可是资料制造简洁，总的出产本钱较低，因而得到了许多开展。
3、多晶硅薄膜太阳能电池
一般的晶体硅太阳能电池是在厚度350－450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因而实践耗费的硅资料更多。为了节约资料，人们从70年代中期就开端在廉价衬底上堆积多晶硅薄膜，但因为成长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了取得大尺度晶粒的薄膜，人们一向没有中止过研讨，并提出了许多办法。现在制备多晶硅薄膜电池多选用化学气相堆积法，包含低压化学气相堆积（LPCVD）和等离子增强化学气相堆积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射堆积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。
多晶硅薄膜太阳能电池的优缺点
多晶硅薄膜电池因为所运用的硅远较单晶硅少，又无功率阑珊问题，而且有可能在廉价衬底资料上制备，其本钱远低于单晶硅电池，而功率高于非晶硅薄膜电池，因而，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占有主导地位。
4、非晶硅薄膜太阳能电池
非晶态硅，其原子结构不像晶体硅那样摆放得有规矩，而是一种不定形晶体结构的半导体。非晶硅归于直接带系资料，对阳光吸收系数高，只需求1 ùm厚的薄膜就能够吸收80%的阳光。非晶硅薄膜太阳能电池于1976年面世，非晶硅薄膜太阳能电池的本钱低，便于大规划出产。因为硅质料缺乏和价格上涨，促进了高效运用硅的技能和非晶硅薄膜系太阳能电池的开发。非晶硅薄膜电池低价的本钱弥补了其在光电转化功率上的缺乏，未来将在光伏发电上占有越来越重要的方位。可是因为非晶硅缺点较多，制备的太阳能电池功率偏低，且其功率还会跟着光照衰减，导致非晶硅薄膜太阳能电池的运用遭到约束。现在非晶硅薄膜电池研讨的首要方向是与微晶硅结合，生成非晶硅/晶硅异质结太阳能电池，这种电池不只承继了非晶硅电池的长处，而且能够推迟非晶硅电池的功率随光照衰减的速度，现在单结非晶硅薄膜电池的最高转化功率为17 .4%。
非晶硅薄膜太阳能电池长处与缺点
非晶硅薄膜太阳能电池与晶体硅太阳能电池比较，具有重量轻、工艺简略、本钱低、耗能少和便于大规划出产等长处，因而遭到人们注重，并得到敏捷的开展。非晶硅薄膜太阳能电池首要完成商品化，也是现在工业规划最大的薄膜电池。尽管非晶硅薄膜太阳能电池得到了广泛的研讨和运用。可是，仍然存在着许多问题需求去处理：
（1）y光学禁带宽度为1.7 eV，使得资料自身对太阳辐射光谱的长波区域吸收不灵敏，约束了其光电转化功率;
（2）光电转化功率跟着光照时刻的增加而虚弱，即所谓的光致阑珊（S W）效应，使得电池功能不安稳;
（3）制备进程中，非晶硅的堆积速率较低，影响了非晶硅薄膜太阳能电池的商业化出产;
（4）电池组件的后续加工困难，如Ag电极的处理问题;
（5）在薄膜堆积进程中存在许多的负面杂质，如Oz ， Nz和C等，影响薄膜的质量和电池的安稳性。
5、微晶硅薄膜太阳能电池
微晶硅薄膜可选用与非晶硅兼容的技能制备，鉴于非晶硅杰出的短波呼应特性和微晶硅杰出的长波呼应特性，常用微晶硅作底电池，构成非晶硅/微晶硅叠层结构，可大起伏进步转化功率。经过许多实验室的尽力，微晶硅电池自1994年被报导以来，转化功率得到显着的进步。现在，单结微晶硅电池的功率已超越10%，微晶硅薄膜的制备办法有：根据高氢气稀释比，高功率密度的PECVI〕技能;用氢等离子体退火处理a- Si:H薄膜;电子回旋共振担CR）等离子体淀积技能;用热丝法（VV1J或Cat）技能。
微晶硅薄膜太阳能电池的优势与缺乏
微晶硅薄膜太阳能电池具有过渡层结构，几乎没有s-w效应，安稳性好，可拓宽太阳光谱规模，使其转化功率高，具有与非晶硅资料相同的低温工艺、工艺简略、便于大面积出产的长处，首要存在的问题便是其成长速率较低的问题，不利于下降制造本钱。这将成为往后要点的研讨方向。
6、干流太阳能电池资料的比较
单晶硅太阳能电池是开发得最早、运用最广泛的一种太阳能电池，其结构和出产工艺已定型，产品已广泛运用于空间技能和其它方面单晶硅太阳能电池是由高质量的单晶硅资料制成的。现在，商用晶体硅光伏产品的光转化率约为20%左右。因为单品硅资料的制造成木贵重，而半导体薄膜太阳能电池资料只需几微米厚就能完成光电转化。是下降本钱和进步光子循环的抱负资料，非晶硅薄膜太阳能电池是用非晶硅半导体资料制备的一种薄膜电池。非晶硅薄膜太阳能电池能够用玻璃、特种塑料、陶瓷、不锈钢等为衬底。多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜成长在低本钱的衬底资料上作为太阳电池的激活层。
纳米TI0：半导体的化学性质安稳。纳米TI0：半导体用做太阳能电池资料的原理与硅半导体相同。但TIO：是宽禁带（3.2eV）半导体化合物，运用于太阳能电池只要波长较短的太阳光（λ ≥387nm） 才干被吸收。而这部分紫外线（（300–400nm）只占抵达地面上的太阳光能的4%-6% ，太阳能利用率很低。进步太阳能吸收功率的途径是缩短TIn：半导体的禁带宽度使其吸收光谱向可见光扩展，能够经过金属离子掺杂、非金属离子注人、半导体复合以及染料敏化等几个办法来缩短Ti0：的禁带宽度。
从20世纪70年代起开端探究一些具有大共扼结构的有机化合物或金属合作物用做太阳能电池资料与无机半导体太阳能电池比较，有机资料制备太阳能电池具有制造面积大、制造简略、廉价、而且能够在可弯曲折叠的衬底上制备具有柔性的太阳能电池等长处。有机太阳能电池资料首要是一些具有大共扼结构的有机小分子花类化合物、有机染料分子、富勒烯及其衍生物等。有机小分子化合物的首要优势是制备和表征比较简略，化学结构很简单润饰，能够依据需求进行规划和改动官能团。
过渡金属合作物是一类新式的光电资料化合物，它能够兼有过渡金属离子的变价特性和有机分子结构的多样性，这类化合物的特点是过渡金属离子被有机配体所盘绕，有机配体易于进行分子规划和分子裁剪，而过渡金属离子的d轨迹或漱道上具有未成对电子，能构成特有的光电性质。现在用做太阳电池资料的金属合作物首要有菁类化合物和具有共扼结构的联毗啶过渡金属合作物。
染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized Soar Cells， DSSCs）。以半导体 Ti02薄膜为光阳极，并引入了染料敏化剂，使电池功率抵达7.1%， 这种电池的出现为太阳能电池的开展带来了新办法，它将带有发色团的染料分子引人到半导体中，大大增强了半导体TiO，捕获太阳光的才能。因为现在对界面电荷的别离机理还不是很清晰，当电荷别离构成之后就会发作电荷的搬迁电子移向正极而空穴移向负极，从而在南北极间构成必定的电势，但在电荷的搬迁进程中，也伴跟着电荷的从头结合（重合）。电荷重合浪费了界面电荷别离所贮存的电势能，极大地下降光电转化的功率。现在染料敏化太阳能电池资料还存在光电转化率低，或是电池资料的寿命短。因而寻觅光转化功率高寿命长的光敏染料是染料敏化太阳能电池资料研讨的重要方向。
