目前，光伏產(chǎn)業(yè)正處于歷史上最大的爆炸式成長(zhǎng)期當(dāng)中。SolFocus公司的產(chǎn)品市場(chǎng)和戶(hù)外施工主管Bob MacDonald估計(jì)，目前每年對(duì)太陽(yáng)能電池的需求增長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)70％。

　　制約太陽(yáng)能電池發(fā)展的主要瓶頸之一就是全球的多晶硅供應(yīng)量。超過(guò)90％的光伏市場(chǎng)使用硅晶圓作為啟動(dòng)材料。當(dāng)光子入射到硅內(nèi)的結(jié)處，就會(huì)激發(fā)產(chǎn)生自由載流子，從而產(chǎn)生電流。對(duì)這些太陽(yáng)能級(jí)晶圓的規(guī)格要求比IC級(jí)晶圓低；太陽(yáng)能級(jí)晶圓能夠容忍較高程度的污染，而且可以是單晶或多晶硅。當(dāng)然，IC級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)晶圓都依賴(lài)于同樣的多晶硅原材料。

　　直到最近，多晶硅供應(yīng)商都主要集中在規(guī)模更大的IC市場(chǎng)，IC市場(chǎng)一直穩(wěn)定地推動(dòng)硅材料的價(jià)格上揚(yáng)。長(zhǎng)期以來(lái)，太陽(yáng)能電池制造商都在購(gòu)買(mǎi)IC制造商的“邊角廢料”，即利用硅錠的末端部分、有缺陷的硅錠以及其它的廢料。

　　這種方式一直運(yùn)作良好直到太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)開(kāi)始以每年超過(guò)20％的速率增長(zhǎng)。Solarbuzz公司的市場(chǎng)分析人員發(fā)現(xiàn)，2005年多晶硅的合同價(jià)上漲了25％，雖然與此同時(shí)多晶硅的產(chǎn)量也增加了12％。

　　目前，硅材料是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板的成本構(gòu)成中最大的一塊：2005年每千克硅體材料的價(jià)格約為40
美元，而每平方米的電池板一般需要使用超過(guò)2.5千克的硅材料來(lái)產(chǎn)生約200W的電能。既然對(duì)太陽(yáng)能電池供應(yīng)商和客戶(hù)而言，最關(guān)鍵的參數(shù)是每瓦特電量的成本，那么提升價(jià)值的最佳途徑之一就是從更少量的半導(dǎo)體中提取更多的電量。

　　與IC晶圓的制造一樣，在太陽(yáng)能電池制造的晶圓切割和成形過(guò)程中也會(huì)損失大量的硅。只需要對(duì)電池設(shè)計(jì)做很小的改動(dòng)，就能夠降低這種由切割損耗帶來(lái)的制造成本。這就是Evergreen Solar公司的“線帶”技術(shù)的基本思想。用兩根線從熔融硅材料中拉下一薄片硅。該硅薄片能夠直接用于下一步的制造，而無(wú)需進(jìn)行傳統(tǒng)硅錠所要求的鋸切和成形工藝。

　　其它的方法利用修改的太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)來(lái)減少所需的硅用量。如果只是簡(jiǎn)單地使用更薄的晶圓或在玻璃上淀積硅，就會(huì)造成成本和效率目標(biāo)之間的沖突；然而，一個(gè)硅薄層允許更多的入射光簡(jiǎn)單地穿透它而不會(huì)被吸收和產(chǎn)生電流。所以，介于兩者之間的一層多孔硅能夠用作反射體，以俘獲那些過(guò)去被白白浪費(fèi)掉的光子。多孔硅層還可能有助于保護(hù)外延層，使其免受下方的冶金級(jí)晶圓的污染。但是IMEC的光伏項(xiàng)目主管Jef Poortmans認(rèn)為，需要進(jìn)行更深入的研究來(lái)了解外延層是否保持足夠的清潔度。

　　一旦太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)放棄體硅而采用薄膜層，那么關(guān)于使用硅的各種爭(zhēng)論就開(kāi)始變得沒(méi)有意義了。雖然目前還存在供應(yīng)限制，但是體硅材料容易獲得，與其它的半導(dǎo)體相比也不貴，即便它并非產(chǎn)生光電流的最佳材料。此外，硅只能吸收太陽(yáng)光譜中較小區(qū)域內(nèi)的光；它對(duì)紅外光的吸收最弱，但紅外光是太陽(yáng)光輸出中最強(qiáng)的部分。

　　多結(jié)太陽(yáng)能電池通過(guò)采用吸收范圍不同的材料來(lái)對(duì)更大范圍內(nèi)的太陽(yáng)光譜加以利用。例如，SolFocus采用鍺襯底來(lái)吸收紅外光，并添加GaAs和InP層來(lái)吸收藍(lán)光和紫外光，以用于航空領(lǐng)域。

　　不幸的是，多結(jié)太陽(yáng)能電池的價(jià)格是硅電池的兩倍。太空中是沒(méi)有辦法獲得化石燃料來(lái)產(chǎn)生電能的，但是太陽(yáng)能電池在地面應(yīng)用的成本要求就嚴(yán)格得多。要想縮小太陽(yáng)能電池板的尺寸很困難，但是通過(guò)使用透鏡來(lái)聚焦太陽(yáng)光，集光器能夠降低給定電池板所需的半導(dǎo)體材料用量。SolFocus公司的多結(jié)太陽(yáng)能電池能夠吸收的太陽(yáng)光譜范圍是硅電池的兩倍，而集光器能夠聚焦太陽(yáng)光使其強(qiáng)度增大約500倍。因此，只需硅電池板的半導(dǎo)體材料用量的1/1000就能夠獲得同樣多的電能。