陽能電池發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。以硅片為基礎(chǔ)的"第一代"太陽能電池其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，但單晶硅純度要求在99.999%，生產(chǎn)成本太高使得人們不惜犧牲電池轉(zhuǎn)換率為代價開發(fā)薄膜太陽能電池。

第二代太陽電池是基于薄膜材料的太陽電池。薄膜技術(shù)所需材料較晶體硅太陽電池少得多，且易于實現(xiàn)大面積電池的生產(chǎn)，可有效降低成本。薄膜電池主要有非晶硅薄膜電池、多晶硅薄膜電池、碲化鎘以及銅銦硒薄膜電池，其中以多晶硅為材料的太陽能電池最優(yōu)。太陽能光電轉(zhuǎn)換率的卡諾上限是95%，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池的理論上限33%，表明太陽能電池的性能還有很大發(fā)展空間。第三代太陽電池具有如下條件：薄膜化，轉(zhuǎn)換效率高，原料豐富且無毒。

目前第三代太陽電池還處在概念和簡單的試驗研究。已經(jīng)提出的主要有疊層太陽電池、多帶隙太陽電池和熱載流子太陽電池等。其中，疊層太陽能電池是太陽能電池發(fā)展的一個重要方向。

第三代太陽能電池面臨的挑戰(zhàn)

第三代光伏電池綜合考慮了多重能量閾值、低成本的制備方法、豐富無毒的原材料等，使降低每瓦成本變得較容易。疊層設(shè)計是目前發(fā)展最好的可通過聚光系統(tǒng)或降低成本或從優(yōu)化薄膜設(shè)計增加效率等方面改進(jìn)從而降低每瓦成本的技術(shù)，然而該技術(shù)的穩(wěn)定性不是很好。

雖然應(yīng)用碰撞離化和熱載流子概念太陽電池可以大幅度降低每瓦的成本，但這兩種技術(shù)都還有很多理論方面的問題有待解決。其它更深奧的新概念電池理論上可以提高轉(zhuǎn)換效率，但未必能在實際應(yīng)用中實現(xiàn)。把這些新概念電池結(jié)合起來利用也不失為一種好方法，如在同一個電池中既應(yīng)用上轉(zhuǎn)換又應(yīng)用下轉(zhuǎn)換機(jī)理;或者把上轉(zhuǎn)換和疊層技術(shù)結(jié)合起來;另外碰撞離化和中間能級也可以應(yīng)用到下轉(zhuǎn)換電池中而非用來直接產(chǎn)生載流子。

第三代光伏電池的理論概念及其工藝實現(xiàn)方法是當(dāng)今光伏電池研究領(lǐng)域的最前沿問題，若能獲得成功將會對整個光伏電池領(lǐng)域的發(fā)展起到里程碑式的貢獻(xiàn)。