在当今市场上，太阳能电池板的效率在 16-23％ 之间。这是基于国家可再生能源实验室 (NREL) Champion 光伏组件效率图表。

在太阳能电池板成为美国工业的支柱之前，这已经遥遥无期。早在 1950 年代，霍夫曼电子公司就推出了第一个光伏电池 (PV Cell)，其效率仅为 2％，而制造其中一个电池的成本高达 1785 美元/瓦。从 1950 年到 1960 年代的十年间，该公司生产的太阳能电池的效率高达 14％。（光伏技术的历史，nd）       在第 21 个获胜组合的休息时间，世界已经进入了可再生能源的未来，气候变化解决方案正变得越来越意识到并在全球范围内被采用。     下图显示了美国国家可再生能源实验室 (NREL) 自 1976 年以来研究太阳能电池能量转换效率的时间表。

太阳能电池效率——使用的不同技术和电池

什么是太阳能电池

     太阳能电池由各种半导体材料制成，类似于计算机芯片由硅制成。计算机。半导体是在导体（通常称为金属）和绝缘体（例如陶瓷和玻璃）之间具有导电性的材料。它们通常由纯元素制成，例如硅或锗。它们很有帮助，因为故意添加杂质可以很容易地操纵它们的行为。通过添加杂质，或称为掺杂，您可以调整半导体中空穴和电子的数量。空穴多的半导体称为P型半导体，电子多的称为N型半导体。p型和n型半导体的组合称为PN结。因此，当光子撞击 PN 结半导体或硅太阳能电池时，能量被吸收并使电子流过太阳能电池中的材料。通过太阳能电池的这种电子流可以通过太阳能电池的网格线提取为电能。

什么是太阳能电池板

     太阳能电池板，也称为太阳能电池板模块，是安装在为太阳能安装准备的框架上的一组太阳能电池。这些模块或太阳能电池板的集合称为阵列，当阵列安装到屋顶或安装在开放区域时，称为太阳能系统。屋顶太阳能装置使用的大多数太阳能电池板都有 60 个串联的电池。同时，标准的商用太阳能电池板由 72 块电池组成。太阳能电池板效率

     太阳能电池板的效率取决于落在太阳能电池板上的一部分阳光，由太阳能电池板中的太阳能电池转换成可用的电能。值得注意的是，提高太阳能电池板的效率旨在使太阳能成本与其他形式的能源相比具有竞争力。       Shockley – Queisser 极限说明了由单个 PN 结制成的太阳能电池的最大理论效率。这个限制首先由 William Shockley 和 Hans Queisser 计算并基于计算。他们确定最大太阳能转换率将达到 33.7％，前提是假设带隙为 1.4 Ev 的单个 PN 结。在固态物理学中，带隙也称为能隙，其中不存在电子态。

影响太阳能电池效率的因素

     有几个因素会影响高效太阳能电池板的转换，因为并非所有撞击太阳能电池板/PV 电池的阳光都会转化为电能。有相当数量的它丢失了。

     波长——阳光是由照片组成的，这些照片的能量范围很广，从紫外线到可见光谱，再到红外线。可见范围内的光子是我们能够观察到的光子。因此，当太阳光的照片照射到太阳能电池板的表面时，很少有光子从表面反射，其中很少一部分会转化为热量，而剩余 ％ 的光子会通过称为“光伏效应。” 光子撞击称为 pn 结的表面，这导致电子向 n 型侧移动，空穴向 p 型侧移动，从而产生电荷载流子，结果，结果电流。

     重组– 重组是影响太阳能电池效率的另一个因素。当光子撞击 pn 结时，很可能以带负电的电子的形式产生电荷载流子。同时，另一个光子可以产生带正电的载流子。当电子向 n 型侧移动并遇到空穴或反之亦然时，它们很有可能重新结合，因此抵消了它们对电流产生的任何贡献。直接复合是太阳能电池中反向发电的最大因素之一，因此是影响效率的限制因素之一。间接复合是当空穴或电子与杂质相互作用时，这是细胞结构中的缺陷。

     温度——太阳能电池在低表面电池温度下工作得最好。随着太阳能电池板表面温度的升高，太阳能电池的特性开始发生变化，电流 (I) 略有增加。尽管如此，电压 (V) 仍显着降低。结果，它导致面板的功率输出下降。因此，在夏季，面板上的电池温度升高并导致低于峰值输出，而在冬季，太阳能输出处于峰值状态。

影响高效太阳能电池的关键因素

     反射——反射影响太阳能电池板效率的输出。众所周知，光的反射本质上是未捕获的能量，光子从太阳能电池表面反弹。根据能源部 [4] 的说法，未经杂质处理的硅电池几乎有 30％ 的入射光在表面反弹。因此，人们开发了各种抗反射涂层来提高太阳能电池的效率。在最高效的太阳能电池中使用的最常见的抗反射涂层之一是四分之一波长 AR 涂层。但它们的有效性主要取决于波长和入射角。

商业用途中最高效的 5 种太阳能电池板。

（1）SunPower – 420 W 住宅交流太阳能电池板[SunPower 的新型 Maxeon Gen 5 太阳能电池比上一代的任何太阳能电池都大 65％。Sunpower 420W 的太阳能电池效率为 22.5％，在太阳能电池板上排列了 66 块电池，可产生 349W 的最大连续输出功率。

（2）LG Neon – 380 W 大功率交流太阳能电池板 太阳能电池板LG NeON® ACe 是新的 NeON® R 系列太阳能电池，专为大功率输出而设计，即使在有限的空间内也能保持高效。380W LG太阳能电池板的太阳能电池效率为22％，在一块太阳能电池板上排列了60个单晶电池，最大连续输出功率为282W。

（3）REC Alpha – 380W AlphaX Power 太阳能电池板REC Alpha 系列采用新的 REC 异质结电池技术构建，具有 120 个串联的半切电池。380 W REC 太阳能电池板的太阳能电池效率为 21.7 ％，最大连续输出功率为 289 W。

（4）松下 – 370W EverVolt 太阳能电池板Panasonic EverVolt 系列是一款卓越的太阳能电池板，采用异质结电池技术和半切电池，可最大限度地减少电子损失并最大限度地提高转换效率。370W松下太阳能电池板的太阳能电池效率为21.2％，最大连续输出功率为277.5W。

（5）晶科组件 – 475W Eagle 太阳能电池板      Jinko Eagle Module系列是一种采用TR技术的带状模块，可消除电池间隙以提高模块效率和功率。它具有半切电池，旨在以小尺寸提供超高功率。475W晶科鹰系列组件太阳能电池效率21.16％，最大持续输出功率353W。

新突破的最新更新

（1）薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池由薄层半导体材料制成，例如碲化镉或铜铟镓二硒。这些细胞层的厚度只有几微米。这些薄膜的优点是它们的柔韧性和重量轻。

（2）III-V 太阳能电池

这些太阳能电池由 III-IV 太阳能电池制成，主要来自元素周期表的 III-V 族。元素周期表的第三族由镓和铟组成，而元素周期表的第五族主要是砷和锑。这些太阳能电池的制造成本比其他技术更高，但它们的优势在于它们可以高效地转换太阳光量。

（3）有机光伏太阳能电池OPV 是一种新兴的太阳能电池板 (PV) 技术，具有 18.2％ 的电池效率和十年的性能寿命，该技术对建筑集成光伏市场特别有吸引力。OPV 电池由有机碳化合物制成，目前的效率约为晶体硅电池的一半，并且使用寿命较短。

（4）钙钛矿太阳能电池

       钙钛矿太阳能电池是由钙钛矿结构化合物制成的太阳能电池。这些化合物是自然界中普遍存在的有机-无机化合物混合物。由钙钛矿制成的太阳能电池的效率从 2009 年的 3.5％ 提高到 2021 年的 25.5％，这在如此短的时间内是非常了不起的。它们的功率转换效率已迅速超过除 III-V 技术之外的任何薄膜技术，但预计未来几年钙钛矿化合物制成的太阳能电池板不会因为长期稳定性和制造以及可制造性小组需要努力确保大众市场的采用。

最后的想法

      尽管太阳能电池板的效率被认为是最关键的指标之一，但在选择太阳能电池板时并不是万能的，因为效率稍高的电池板可能并不等同于更好的质量。毕竟，太阳能电池板制造商的质量与实际性能、可靠性、制造服务和其他保修条件有关。