能源是社会健康发展的关键制约因素之一，最近一段时间，国际原油价格不断攀升，美国纽约商品交易所的原油价格不断刷新历史记录，并一举创下每桶接近120美元的天价。化石能源的逐渐枯竭已成为社会可持续发展需应对的巨大挑战，由化石能源生成的二氧化碳等气体的大量排放而造成的全球气候温室效应比预估的要严重得多。因此，改变能源结构，开发清洁的新能源并向替代能源过渡已成为社会健康发展迫切需要。

　　在新能源中，特别值得关注的是持续地倾注于地球的永久性能源—太阳能。太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8×1023 kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。

　　人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期，就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，主要包括太阳能光伏和太阳能热能等方面。

　　太阳能电池是太阳能光伏发电的核心部件，起到了将太阳能转化为电能的功能。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。而硅太阳能电池的发展又经历了单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟；多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池；非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。

　　硅太阳能电池中的硅片有一个PN结，在太阳光照下硅片吸收了太阳光子并产生了电子-空穴对，电子-空穴对在内建电场作用下分别向 PN结两端聚集形成光生电压。若在PN结两端接入负载，则在持续光照下就会有电流通过负载，即形成太阳能光电转换。

　　通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成（如图所示）。

　　在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但由于成本居高不下，远不能满足大规模推广应用的要求。为此，人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10，寿命能达到20年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。