太阳电池材料(photovoltaic material)

专用于制作太阳电池的一类半导体材料。光激发使半导体材料产生电子空穴对并为PN结(见半导体材料的导电机理)分离而形成电势的形象．称为光生伏特效应。太阳电池就是利用这个效应将太阳能转换为电能的。太阳电池可作为光探测器而单独使用，更主要的是通过串联和并联以获得所需的电压和电流来作为电源使用。太阳电池根据用途可分为空间用和地面用两种。空间用主要要求质量轻，转换效率高，耐辐射等：地面用则要求转换效率高，成本低廉。当前世界上主要太阳电池的效率与生产情况见表。世界上主要太阳电池的效率与生产情况见表。

用作太阳电池的材料有硅单晶、硅多晶(见半导体硅材料)、砷化镓单晶、磷化铟单晶、锑化镓单晶以及非晶硅薄膜(见非晶半导体材料)、铜锢锡(见化合物半导体材料)、碲化镉薄膜、硫化镉薄膜等。

区熔硅单晶　空间应用多使用区熔硅单晶，地面应用则使用直拉硅单晶(见半导体硅材料)。为了降低成本多使用一般硅单晶的废料或低档次的硅多晶，一般拉成电阻率为O．5～5Q•cm的单晶，再进行切片。

多晶硅　制造太阳电池用多晶硅是使用铸锭方法研制的，包括了定向凝固法及浇铸法，定向凝固法是将硅料放在坩埚中加以熔融，然后将坩埚从热场中逐渐下降或从坩埚底部通上冷源以造成一定的温度梯度，浸固液界面从坩埚底部向上移动而形成晶锭。浇铸法是将熔化后的硅液从坩埚中倒入另一模具中以形成晶锭。将所铸出的方形硅锭切成方形硅片来做太阳电池，一般硅片尺寸为10×10cm，平均晶粒大小为毫米级，此外还有从熔融的硅液中直接生长出硅带(片状硅)的方法(见带状晶体生长)，硅带一般也是多晶结构，制备硅带的目的是要经由省去切片工序来降低成本。

非晶硅薄膜　非晶硅太阳电池主要是由1μm左右的非晶硅薄膜所构成。非晶态膜是一种非结晶体的膜，其膜中原子不构成同期性的长程有序排列，而形成一种包含共价原子的网络结构，非晶硅膜所具有的这种结构，会使膜中存在悬挂键(不饱和电子对)等许多缺陷，使其不利于做电子材料。而太阳电池用的非晶硅膜，主要是采用辉光放电法分解硅烷来研制的，此种膜中会含有5％～40％的氢(原子)，能填补膜内的悬挂键及其他结构缺陷，因而明显地改善了膜的电学特性并允许材料进行可控制的p型及n型掺杂。辉光放电的系统通常是在频率为O．5～13．5MHz和硅烷气压为13．33～266．6Pa的范围内工作，只有讨底温度在200～400℃范围内沉积的非晶硅膜才能得到良好的电学性能。常用非晶硅太阳电池是使用玻璃作衬底的PIN型的集成型电池(其中“I”为非掺杂高纯层)。

其他　砷化镓太阳电池是采用n型的单晶GaAs作衬底，用液相外延法在其上面生长。层p型GaAlAs层来形成异质结电池。最近采用MOCVD法在Ge片衬底上生长GaAs膜来制作电池，在空间获得火量应用。其他化合物薄膜太阳电池，最常用的制膜方法是采用真空蒸镀法或溅射法(如cuInSe₂膜)来制造，个别的也有用丝网印刷法、电化学沉积法来制膜。

应用　太阳电池的主要努力目标是降低其成本，为此使用各种不同材料及不同途径制造太阳电池。太阳电池产品已广泛应用于通信、照明、交通信号、航标灯、家用电器、阴极防护、遥控仪器、水泵、消费性商品(如计算器、电子表)等领域，单晶硅太阳电池及砷化镓太阳电池还做为人造卫星的空间电源使用。