1　绪论

1.1　引言

当今世界，能源需求已经成为所有人生活中不可或缺的一部分。美国能源信息署（the United States Energy Information Administration）发布的《2011世界能源展望》中指出：2008年整个世界的能源消耗大概是505kM BTU（British thermal units），到2020年将增长到619kM BTU，而到T 2035年则会增长到770kM BTU，从2008年到2035年，整个世界能源需求估计增长53%［1］。从能源供应的类型来看，化石燃料仍然占据世界能源供应的主导地位，这也意味着那些不可再生资源如石油、煤炭和天然气等仍将持续为人类提供能源。但是这些化石燃料的储量是有限的，而人类对它们的消耗却在快速增加，如果不去开发新的能源，未来能源短缺将会成为世界性难题。

人类长期依靠化石燃料提供能源更会对环境造成严重的污染和破坏。众所周知，燃烧化石燃料将不可避免地带来二氧化碳（CO2）气体的排放，而二氧化碳气体是一种温室气体，其可能造成全球气温的上升，从而导致冰川的融化和海平面的上升。根据美国能源信息署在《2011世界能源展望》中发布的数据：2008年全世界与能源有关的二氧化碳排放量达到302亿t，预计到2020年将增长到352亿t，2035年将增长到432亿t［1］。如果不采取有效措施限制并减少二氧化碳气体的排放，将给自然和人类健康带来严重威胁。

化石燃料的燃烧也会排放出二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）等污染气体，这些污染气体将可能引起酸雨的形成，酸雨落到地面可能引起土壤的酸化，森林植物的死亡以及建筑材料的失效等严重后果［2-3］。另外，由化石燃料的燃烧还会带来一些其他的污染物，例如CO、细颗粒物、挥发性有机物等，这些都会对人类健康和自然环境造成严重威胁。

为此，世界各国的研究者们都在致力于发展清洁与可再生能源的工作，例如太阳能、风能、地热能、生物质能和潮汐能等。而在这些清洁与可再生能源中，太阳能资源被人们寄予了厚望，因为其具有大的储存量，使用安全，无地域限制以及无污染等优点。太阳每年输送到地球的能量约为3×1024J，据计算［4］，如果将光电转换效率为10%的太阳能电池覆盖在0.1%的地球表面，这些电池所输出的电能就能够供应全人类的能源需求了。

到目前为止，太阳能的利用方式主要有四种，分别为光电转换、光热转换、光化学转换和光生物转换。其中，光电转换是各国研究者们关注的重点。这是因为光电转换能将太阳能直接转换为电能，而电能是人们利用的最主要的能源方式，太阳能电池产生的电能可以直接输入用电设备或者进入电网被利用。