太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生性能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；太阳能光电利用是近些年来发展最快、最具有活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电子转换反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为以下几种：
（1）硅太阳能电池。
（2）以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池。
（3）功能高分子材料制备的太阳能电池。
（4）纳米晶太阳能电池等。
不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率：③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。
基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其他材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景，具体表现在以下几个方面：
单晶硅太阳能电池
硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电池工艺已近成熟，在电池制作中，一般都采用表面积构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。
多元化合物薄膜太阳能电池
为了寻找单晶硅电池的替代品，人们除开发了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外，又不断研制其他材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜铟硒薄膜电池等。上述电池中，尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代品。
铜铟硒（CuInSe2）简称CIS。铜铟硒材料的能隙为1.1eV，适于太阳光的光电转换，另外，铜铟硒薄膜太阳电池不存在光致衰退问题。因此，铜铟硒用作高转换效率薄膜太阳能电池材料也引起了人们的注目。
铜铟硒是不错的太阳能电池半导体材料
铜铟硒电池薄膜的制备主要有真空蒸镀法和硒化法。真空蒸镀法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、铟和硒，硒化法是使用硒化氢（注：硒化氢是目前世界上最臭的物质）叠层膜硒化，但该法难以得到组成均匀的铜铟硒。
铜铟硒作为太阳能电池的半导体材料，具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。惟一的问题是材料的来源，铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展必然受到限制。
聚合物多层修饰电极型太阳能电池
在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制作的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机P－N结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰，外层聚合物的还原电位较高，电子转移方向只能由内层向外层转移；另一个电极的修饰正好相反，并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时，光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上，还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移，只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液，因此外电路中有光电流产生。
由于有机材料柔性好、制作容易、材料来源广泛、成本低等优势，从而对大规模利用太阳能、提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，有待于进一步研究。
纳米晶化学太阳能电池
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。
纳米晶化学太阳能电池
自瑞士格拉特教授成功研制纳米TiO2化学太阳能电池以来，国内一些单位也正在进行这方面的研究。
纳米晶化学太阳能电池（简称NPC电池）是由一种在禁带半导体材料修饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的，窄禁带半导体材料采用过渡金属钌以及锇等的有机化合物敏化染料、大能隙半导体材料为纳米多晶TiO2并制成电极，此外NPC电池还选用适当的氧化—还原电解质。纳米晶TiO2工作原理是，染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电子最终进入导电膜，然后通过外回路产生光电流。
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1/10～1/5，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，估计不久会逐步走上市场。
知识点：太阳能
太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内储存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。
化石能源、生物质能等间接利用太阳能，而直接利用太阳能的有集热器，分为平板型集热器和聚光式集热器，太阳能电池一般应用在人造卫星、宇宙飞船、打火机、手表等方面。