太陽能發電作為清潔能源領域的「佼佼者」目前備受業界關注。如果對此感興趣，就帶你了解太陽能電池的構成和相關的光伏材料。
太陽能發電裝置，通常被稱為太陽能電池，能夠直接將太陽光能轉換為電能。在太陽能電池板中，太陽釋放的光子使半導體材料的外層電子脫離原子鍵的束縛。當電子受迫在同一方向運動時，便可以產生電流，為電子設備供電或向電網輸送電力。
自從法國物理學家Alexandre-Edmond Bequerel在1839年首次將光伏發電技術理論化至今，光伏發電一直是科研領域的主題之一。目前，隨著美國、日本和歐洲的主要研究團隊在加速推進各自太陽能系統的產業化，光伏產業國際市場也持續擴大。
光伏組件
雖然光伏發電系統的組成材料各異，但所有的組件都包括若干層從向光面到背光面的材料。太陽光首先穿過保護層（通常為玻璃），然後通過透明接觸層進入到電池內部。在組件的中心是吸附材料，這一層材料吸收光子，進而完成「光生電流」。而其中的半導體材料取決於具體的光伏系統需求。
在吸附層材料下面是完成電路導通的背金屬層。複合薄膜層在背金屬層下面，其作用是使光伏組件防水絕熱。通常光伏組件背部會添加額外的保護層，保護層材料為玻璃、鋁合金或塑料。
半導體材料
光伏發電系統中的半導體材料可以是矽、多晶薄膜或單晶薄膜。矽材料包括單晶矽、多晶矽和非晶矽。單晶矽具有規則的結構，它比多晶矽光電轉換率高。
非晶矽中的矽原子是隨機分布的，其光電轉換率也低於單晶矽，但是與晶體矽相比，它能捕捉到更多的光子，同時在非晶矽中添加鍺或碳進行合金化可以增強其這一特性。
銅銦硒（Copper indium diselenide,CIS）、碲化鎘(cadmium telluride,CdTe)和薄膜矽都是常用的多晶薄膜材料，而光電轉換率較高的材料如砷化鎵（gallium arsenide，GaAs）也通常包含單晶矽薄膜材料。上述材料都因其獨特的性能而用於特定的光伏發電領域。這些特性包括：結晶度、帶隙大小、吸收性能和加工難易程度。
外部因素對半導體的影響
晶體結構中的原子排列順序決定了半導體材料的結晶度，而太陽能電池的電荷傳輸、電流密度和能量轉換效率都要受到結晶度的影響。半導體材料的帶隙是使電子從束縛狀態過渡到自由狀態（即允許電子傳導）所需的最小能量。帶隙大小通常以Eg表示，它描述的是價帶和導帶的能量差。半導體材料的價帶是低能級，導帶是高能級。吸收係數用於表徵某特定波長的光子穿透介質的距離，它決定了光子被介質吸收的能力。吸收係數由電池材料和被吸收光子的波長決定。
各種半導體材料和器件的成本和加工難易程度取決於多種因素，包括材料的種類和使用規模，生產周期以及電池在沉積室內的遷移特性。在具體的光伏發電需求中，每一個因素都將起到重要作用。