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太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類，而前者又分為單結晶形和多結晶形。
按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅 (Zn 3 p 2 )等。
太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑料太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發展很成熟的，在應用中居主導地位。
硅太陽能電池
硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。
單晶硅太陽能電池轉換效率很高，技術也很成熟。在實驗室里至高的轉換效率為24.7%，規模生產時的效率為15%(截止2011，為18%)。在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節省硅材料，發展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產品。
多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室至高轉換效率為18%，工業規模生產的轉換效率為10%(截止2011，為17%)。因此，多晶硅薄膜電池不久將會
在太陽能電池市場上占據主導地位。
非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便于大規模生產，有很大的潛力。但受制于其材料引發的光電效率衰退效應，穩定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅太陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。
多晶體薄膜電池
多晶體薄膜電池硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產，但由于鎘對環境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池很理想的替代產品。
砷化鎵(GaAs)III-V化合物電池的轉換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結電池。但是GaAs材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。
銅銦硒薄膜電池(簡稱CIS)適合光電轉換，不存在光致衰退問題，轉換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點，將成為今后發展太陽能電池的一個重要方向。首要的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發展又必然受到限制。
有機聚合物電池
以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本低等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。能否發展成為具有實用意義的產品，還有待于進一步研究探索。
納米晶電池
納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近發展的，優點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10%以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10.壽命能達到20年以上。
此類電池的研究和開發剛剛起步，不久的將來會逐步走上市場。
有機薄膜電池
有機薄膜太陽能電池，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池。大家對有機太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產的太陽能電池里，95%以上是硅基的，而剩下的不到5%也是由其它無機材料制成的。
染料敏化電池
染料敏化太陽能電池，是將一種色素附著在TiO2粒子上，然后浸泡在一種電解液中。色素受到光的照射，生成自由電子和空穴。自由電子被TiO2吸收，從電極流出進入外電路，再經過用電器，流入電解液，后回到色素。染料敏化太陽能電池的制造成本很低，這使它具有很強的競爭力。它的能量轉換效率為12%左右。
塑料電池
塑料太陽能電池以可循環使用的塑料薄膜為原料，能通過“卷對卷印刷”技術大規模生產，其成本低廉、環保。但目前塑料太陽能電池尚不成熟，預計在未來5年到10年，基于塑料等有機材料的太陽能電池制造技術將走向成熟并大規模投入使用。
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