随着太阳能尤其是太阳能光伏发电（简称“光伏发电”）的应用越来越广泛，更多新材料和新技术不断涌现。本文将着重介绍近期光伏发电材料技术的进展，并简述规模化应用趋势。
      1太阳能光伏效应
      光伏材料将光能转换为电能，这个过程叫做光伏效应。光伏效应的过程即半导体材料吸收光子能量，使到半导体中的原子发生原子能级跃迁，然后释放电子并形成电压的过程。入射光子的能量e=hν，（h为普朗克常数，ν为入射光子的频率），只有当入射光子的频率达到一定数值，使到入射光子的能量e大于半导体能级跃迁并释放电子所需要的最小能量——禁带宽度，才能使原子能级跃迁并产生电子。
      2太阳能光伏应用常见材料特性
      根据NREL的最新光伏转换效率统计发现，近年来，光伏转换效率在全世界的各个实验室不断被刷新，为光伏发电的发展奠定了坚实的技术基础。
       2.1多重结和单重结III-V族材料
      多重结和单重结太阳能电池的转换效率最高，在多重太阳聚焦下，单重结的效率可达20%～30%，而三重结材料的光伏转换效率，可达到40%。2011年在美国Solar-Junction公司的试验数据显示最高的转换效率为43.5%。在2006年，Emcore公司推出了有效面积为108mm2的三重结太阳能电池，其在200余倍聚焦数下能量转换效率达到37%。多重结材料生长制备一般采用金属有机化学气相沉积，这需要精密的材料配比控制和生长速率控制，成本较高，加上重结III-V族材料如Ga、As和Ge在地壳中的含量还不到10%～5%，综合考虑下更适用于高密度辐照下的光电转换。
       2.2单晶硅和多晶硅
       在硅系太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术最成熟。UNSW大学在2000年以前就已经实现25%的单晶硅材料的转换效率。多晶硅太阳电池的出现主要是为了降低成本，其优点是能直接制备出适于规模化生产的大尺寸方型硅锭，制造过程简单、省电、节约硅材料，对材质要求也较低。弗劳恩霍夫研究所的太阳能系统在2005年前发表的最高的多晶硅转换效率为20.4%。在实规模化应用中，多为单晶硅产品，其效率在13%～16%左右。
      2.3薄膜技术
      薄膜技术可采用的材料包括无定型硅、多晶硅、微晶硅以及碲化镉（CdTe）和铜铟硒（CIS）等，其电池的转换效率从12%～20%不等。薄膜技术电池可通过薄膜制备方法如射频建设、真空蒸发等将这些材料沉积到玻璃基板甚至柔软的基板上制作。其制备简单，转换效率也不低，据报道，CuInGaSe电池的转换效率已经达到19.2%。由于铜、铟和硒材料资源相对丰富，薄膜技术制备简单，其成本低很多，适合大规模应用。
       2.4有机聚合物、无机聚合物和燃料敏化物太阳能电池
目前，这几种材料仍然在研究、开发和探索之中。目前实验室数据为有机聚合物的效率为10.6%、无机聚合物的效率为10.1%和染料敏化物的效率为11.4%。这些材料制成的太阳能电池成本远远低于半导体材料，而且可以制备柔软底板的大面积电池。因其制作成本也远远低于半导体材料，而且可以制备柔底板的大面积电池，适合用于建筑物上。
      2.5新兴材料
      基于薄膜技术的表面等离子材料，一般用玻璃、塑料或者钢材来做衬底，这样可以降低成本。目前的一种方法是通过在薄膜太阳能面板上放置金属纳米粒子，光入射后，金属纳米粒子实现等离子共振然后对光进行散射，这样增加光吸收而无需增加更多的薄膜电池层，从而实现效率的提高，其效率可预计能达到40%～60%。
另外一种新型材料是由碳原子构成的单层片状结构的石墨烯。这是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。这种材料的太阳能电池，目前最新研究得到的效率为8.6%。
      2.6其他
      基于纳米科技的量子点、量子阱和超晶格材料也有不少机构在研究。此类型材料的优势一般是可更好地匹配太阳能光谱，但其研究还比较少，目前的效率不高，离稳定性和量产化还有一段距离。研究指出，相对于常规的块状太阳能电池，多量子阱、超晶格以及量子点用于光伏设备可大大提高理论上的最大效率，可实现光伏转换效率达40%甚至更高。
      3结语
      随着光伏发电材料的不断深入研究和试验，可以预测在未来的5～10年，将会有越来越多新型和改进型材料的出现，逐步解决材料的吸收问题，效率问题，稳定性问题，工艺规模化生产的成本问题。从规模化生产和应用的角度看，硅技术、薄膜技术和聚合物电池仍为主导，量子点和纳米技术将给传统技术带来新的生命。