光伏技術(shù)能直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，提供一種實際可用的、可持續(xù)性的解決不斷增長的能源需求的方案。近年來，光伏系統(tǒng)得到了前所未有的大規(guī)模發(fā)展和運用。光伏系統(tǒng)的成本受太陽能電池成本的影響，提高效率是降低太陽能利用成本的關(guān)鍵驅(qū)動力。
根據(jù)S-Q模型，利用具有1.34 eV帶寬的的最優(yōu)半導(dǎo)體，單結(jié)太陽能電池的光伏轉(zhuǎn)化效率極限值是33.7%。幾十年來，除了效率不斷提高的Si基太陽能電池，并駕而行的還有一系列試圖達到S-Q極限的薄膜材料。這些材料極有可能以低成本、少用量以及柔性形貌的優(yōu)勢實現(xiàn)接近極限的光伏轉(zhuǎn)化效率。
圖1. 各種光伏材料的極限值和目前水平（AM 1.5 太陽光譜）
圖2. 太陽能電池已報道的電壓和電流水平
2016年4月15日，Science雜志在線發(fā)表了Polman等人的綜述文章：Photovoltaic materials: Present efficiencies and future challenges.
該文章非常詳細和系統(tǒng)地總結(jié)了最具潛力的12類、共16種不同形貌的光伏材料目前所得達到的最高效率（10%~29%），并闡述了這些材料的局限性，提出了克服局限性和提高電池的整體性能的策略。
圖3. 各種太陽能電池已報道的最高效率
圖4. 效率超過20%的層狀和接觸式太陽能電池
圖5. 近年來太陽能電池效率增長速率
表1. 光伏材料的技術(shù)優(yōu)勢和關(guān)鍵研究方向
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