薄膜类光伏电池效率的提高，使得光伏发电的大规模利用得到质的飞跃，并且通过大批量生产让太阳能光伏发电真正地走进千家万户，使人们用上真正的清洁能源，实现发电无污染。不仅如此，在大环境非常有利的前提下，再加上光伏电池光电转换效率的大幅度提升，太阳能能源可以得到大规模的推广与应用。如今能源市场结构在不断调整，一方面是为了解决能源匮乏的问题，还有就是常规能源所带来的环境污染问题。太阳能能源的发展正是迎合能源市场的需要，也是发展中的关键布置和千载难逢机会。发展太阳能能源，可以说是一种新的尝试，这种尝试可以带动多种新型能源的出现及发展，这种发展带来的好处包含着方方面面。首先能源不足及过度开发与生态环境破坏问题得到解决，更加为经济的发展保驾护航；一种新能源的推广和应用得到成功必然增加人类对于新能能源开发和利用的信心，这样对于开辟出新的能源供应方式起着积极作用；能源结构方式的转变可以为我国经济发展模式的选择性带来更多的可能性。

2 光伏电池的工作原理及特性

光伏电池是通过将光能转变成为电能的一种媒介，又被称之为光伏器件。这里面的“光生伏打效应”是指光伏电池接收到太阳光的照射所吸收的光能，并且转化为电动势输出为电能量。同时在半导体器件中体现特别明显，能量之间的兑换比例也是相当高的。目前，关于光伏电池的制作材料的选择上，半导体的市场推广非常广泛，具有很大的市场前景。

2.1 光伏电池基本原理

通过自身特性可以使两种不相同的能量进行关联互为转化，实现这一作用的器件主要就是半导体。简单来说，太阳光的光能传输入射到物体上时，其内部构成的因子也将会随之发生变化，并因此随之产生电流和电动势。当太阳光线照射在半导体光电二极管中的PN结时，因温度上升，从而在半导体的两端出现电压差，并产生电流。下面以单晶硅半导体材料为例来介绍这种“光能-电能”的转换方式的工作原理[8]。

半导体内的单晶硅总的来说其排列规律是可循的，在硅原子的最外层包含了4个带负电的电子（如图2.1）。每个带电原子都受到原子核的限制并且它们都有相应的对应位置[10]。这些电子若是受到外界干扰能量的激发，包括光线等就会挣脱其相应原子核的控制进而变成可以游离的电子，这些自由电子在脱离的束缚的同时，会产生空穴在他原来的位置上。正常情况下，游离电子和对应空穴是伴随产生的，而运动的电荷其实就是游离电子与带电空穴。在无掺杂的硅中，游离电子和带电空穴的的多少是一样的，所以其导电性较弱。若是在硅中加入少量的三价元素等杂质，就产生了P型半导体，电子就属于是少数载流子，浓度比较低;反之，若在硅中加入一些能够释放电子的5价元素，那么便产生了N型半导体，其中浓度相对较高的是游离电子。

外部环境的照射下，即PN结产生反应，因为二者之间的电压差从而产生电流。如图2.2所示，假如p-n结结面有入射光垂直照射到。要是结的区域较窄，光线就会进入该区域，也有直接照射到PN结内部的可能。当光线的能量高于结区域的厚度时，就会形成电子和空穴之间的对等关系在本征半导体吸收后。光伏电池根据其内部组件的反应,根据在太阳光照射下，载流子浓度的变化程度来决定研究方向。

当两种类型的光伏电池材料制备结束后，就会形成一个界面在这两种类型半导体的交界区域，两种类型的半导体分别带着相应的电子特性，这是因为两种类型的半导体之间产生了浓度梯度，如同电位差，两个区域之间会进行单向的扩散运动，电压之间的差值最后产生电流，形成”内建电场”，进而少数载流子受到内部电场的作用发生移动，形成漂移电流，当多数载流电子的扩散电流与少数载流电子的漂移电流达到平衡时，扩散运动将停止，直到两者达到平衡之后，就会产生耗尽区，即空间电荷区，区域中的电离杂质所携带的电荷称为空间电荷[9]。