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近年來，能源危機與環境壓力促進了太陽電池研究和產業的迅速發展。目前，晶體硅太陽電池是技術最成熟、應用最廣泛的太陽電池，在光伏市場中的比例超過90%，并且在未來相當長的時間內都將占據主導地位。其中，單晶硅的晶體結構完美，禁帶寬度僅為1．12eV，自然界中的原材料豐富，特別是N型單晶硅具有雜質少、純度高、少子壽命高、無晶界位錯缺陷以及電阻率容易控制等優勢，是實現高效率太陽電池的理想材料。

如何提高轉換效率是太陽電池研究的核心問題。1954年，美國Bell實驗室首次制備出效率為6%的單晶硅太陽電池。此后，全世界的研究機構開始探索新的材料、技術與器件結構。1999年，澳大利亞新南威爾士大學宣布單晶硅太陽電池轉化效率達到了24．7%，2009年太陽光譜修正后達到25%，成為單晶硅太陽電池研究中的里程碑。新南威爾士大學取得的25%的轉換效率記錄保持了十五年之久，直到2014年日本Panasonic公司和美國SunPower公司相繼報道了25．6%和25．2%的效率。此后，日本Kaneka公司、德國Fraunhofer研究中心、德國哈梅林太陽能研究所等陸續報道了效率超過25%的單晶硅太陽電池，具體參數如表1所示。