从古至今，人类的各项生产活动离不开能源。从木材，炭，再到石油天然气。能源的开发和利用伴随着社会和历史的进步，随着现代社会的高速发展，人类对能源的需求逐步提高。但是目前现在主要的环还是依靠石油能源，大量使用这些能源产生了比较严重环境污染，包括空气污染和日益恶化的全球温室效应，其次这些能源大多是属于不可再生能源，从可持续发展的角度考虑，必须开发新能源来逐步代替传统能源^[1]。于是，如何探索和开发新能源材料成为各国所面临的科研难题和重大挑战。

目前，人类开发出来的新能源主要包括太阳能、风能、地热能、核能、水能、潮汐能、原子能和生物能等新型能源。各种新型能源各具优点，其中，作为新能源的代表，太阳能与此传统能源相比，具有很多方面的优势^[2]。首先太阳能分布广泛，几乎地球每个地方上都可以进行应用，这就解决了传统石油能源分布集中，运输不方便等问题。其次，太阳能在利用的过程当中，不会像石油一样产生大量污染，属于清洁能源范围。最后，太阳能属于可再生能源，取之不尽，不会像石油一样出现资源枯竭的问题。

由于上述原因，太阳能被认为是新世纪最有希望代替传统能源的新能源。近年来，科学界致力于光电材料的研发，取得了一系列举世瞩目的成果，更加使人们坚信了太阳能光明的未来^[3]。

2. 太阳能电池技术的发展

作为全球新能源战略的重要组成部分，光伏发电受到各国的高度重视并被给予大量的资金研发及工业化投入。在研究领域，太阳能电池的研发受到相当的重视，虽然太阳能电池具有很多优点，其光生电的效率也比较高，但是由于制备太阳能电池的材料价格昂贵、不稳定等缺点，尚未被广泛采用。因此，各大高校和科研院所致力于研发高稳定性、高光电效率、低成本、低能耗、工艺简单的新型太阳能电池。

1893年，法国物理学家E.Becquerel发现液体光生伏特效应，此效应就是光伏效应，E.Becquerel的重大发现为太阳能电池的开发和运用打下了基础^[1]。1876年Adams和Day发现了硒的光伏作用。1900年，Planck发表了光的量子效应。美国科学家Russel Ohl于1941年制备了世界上第一个硅太阳能电池，它是第一个将光能转化为电能的装置，这个太阳能电池发明标志着人类将太阳能转换为电能成为了现实^[4]。1954年美国研究人员D.M.Chapin, C.S.Fuller和G.L.Pearson制备出转化率为６％的硅晶太阳能电池。

随着太阳能电池技术的日趋完善，我们离太阳能电池的大规模应用又近了一步。纵观太阳能电池技术的发展，可大致将其发展分为三个阶段^[5-7]。

单晶硅、多晶硅、非晶硅三类太阳能电池构成了第一代太阳能电池的主体，从发展的时间上说，它是最久的，从生产工艺上说，它是最成熟的。从应用方面来说，单晶硅与多晶硅的使用率是最高的。经过多年的研究和实践，制备条件成熟，可实现量产，这是第一代太阳能电池发展至今最大的亮点。但是从另一方面看，第一代太阳能电池的制备需要大量的高纯度硅，这个成本是特别高的。因此，这也是制约其进一步发展的重要原因。

第二代太阳能电池与第一代的不同点体现在采用薄膜材料技术，薄膜技术的应用使得材料的光吸收，载流子激发及收集效率大大提高。与此同时，生产原料得以减少，很大程度上降低了电池的生产成本。无机薄膜太阳能电池分铜铟镓锡、非晶硅薄膜、碲化镉太阳能电池。薄膜技术所需的材料相比第一代太阳能电池大大减少，生产制备技术也进一步简化，而且大规模生产的可能性也大大提高。但其缺点也比较明显，生产成本高、环境污染严重（原料镉有剧毒），并且其制造过程中所使用的稀有金属属于不可再生资源，不适合持续性发展要求。

第三代电池与前两代电池不同之处在于，其结构设计和制备流程中加入了有机物和纳米技术。它主要包括有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池，这类电池原材料成本低廉，生产工艺简单，得到大家的广泛关注^[4-8]。每一代电池都有其优点和缺点，第三代也不例外。比如稳定相差、机理复杂和难以大规模生产等诸多原因仍无法大规模应用。以有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池为基础，全固态钙钛矿薄膜太阳能电池的发展十分迅速。该太阳能电池与以往电池不同之处在于把有机金属卤化物钙钛矿结构(CH₃NH₃PbX₃ Perovskite)用作太阳能电池吸光材料。