目前，全球每年至少要消耗13太瓦（1太瓦=1萬億瓦）能源。石油等化石能源的不可再生性，決定了人們必須尋找其替代品。

功率達(dá)12萬太瓦的太陽便進(jìn)入了人們的視線。理論上，只要收集1小時(shí)的太陽能，就可滿足人類全年的能源需求。

為了有效地收集太陽能，人們嘗試了各種方法，比如開發(fā)大面積、高效、低成本的太陽能電池。目前已有產(chǎn)業(yè)化的晶體硅（單晶硅、多晶硅）太陽能電池，部分投產(chǎn)的薄膜電池（非晶/微晶硅硅基薄膜、碲化鎘和銅銦鎵硒），以及重要處于研究中的染料敏化電池、有機(jī)薄膜電池等。

一種葉綠素太陽能電池，因?yàn)楸M可能模仿了自然界中的光合用途而備受關(guān)注。

從陽燧取火到太陽能電池

說起來，人類利用太陽能的歷史古已有之。公元前9世紀(jì)，我國人開始用陽燧（凹面鏡）聚光取火。公元7世紀(jì)，開始使用凸透境聚集太陽能取火。

到了近代，太陽能的利用變得普遍。1950年代，太陽能利用領(lǐng)域取得兩項(xiàng)重大技術(shù)突破：一是1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出6％的實(shí)用型單晶硅電池，二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。這兩項(xiàng)突破為太陽能利用的普遍應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1970年代以來，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的新增，許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能的熱潮。

幾十年時(shí)間，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。比如，晶體硅（單晶硅、多晶硅）太陽能電池目前已有廣泛產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，薄膜電池也有部分投產(chǎn)。

目前，要想大規(guī)模地推廣太陽能技術(shù)，光能轉(zhuǎn)化效率和能量的有效儲(chǔ)存是兩個(gè)繞不開的大難題。

晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率理論上最高可達(dá)32%，目前產(chǎn)業(yè)化水平在14％-18％之間。但居高不下的制造成本，大大限制了其使用范圍。目前晶硅電池的理論使用壽命是20年（實(shí)際運(yùn)營中還要考慮到電池面的清潔，以及惡劣天氣帶來的意外損傷等情況），在全使用期的發(fā)電售價(jià)約為同期傳統(tǒng)電價(jià)的2倍。

一些新開發(fā)的高效率太陽能電池面板造價(jià)更為高昂。比如，一種轉(zhuǎn)化效率高達(dá)41%的復(fù)合型光合電池，10厘米見方造價(jià)就達(dá)數(shù)千美元，而電壓僅為0.5伏。連發(fā)明這種電池的德國夫瑯禾費(fèi)太陽能研究所所長艾克韋伯都認(rèn)為：這樣高的價(jià)格，真要買來安裝，誰都會(huì)猶豫的。

此外，如何儲(chǔ)存能量也是難題之一。