多年來，光伏發(fā)電對發(fā)電的重要性迅速增加，同時成本下降。自2000年以來，世界市場每年平均增長44％。在同一時期，太陽能組件的價格下降了約90％，每瓦安裝不到50美分。截至2014年底，全球光伏系統(tǒng)的裝機容量總計183千兆瓦，其中略超過五分之一。目前，硅基太陽能電池的市場份額為92％，效率在21％至26％之間。

不到90％，自20世紀90年代以來的生產(chǎn)重點已從歐洲和美國轉(zhuǎn)移到亞洲，特別是中國和***。在歐洲，2014年生產(chǎn)了6％，美國和日本各生產(chǎn)了4％。盡管如此，德國研究機構仍然在開發(fā)更高效的太陽能電池和新電池概念以及優(yōu)化模塊生產(chǎn)方面占據(jù)全球領先地位。例如，太陽能系統(tǒng)研究所憑借由化合物半導體制成的四重太陽能電池，效率創(chuàng)下了46％的世界紀錄。

除了用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能電池組件的與間隔材料的最重要的硅，是合適的化合物半導體，例如碲化鎘，銅銦鎵硒化物和砷化鎵，一些有機化合物或供能的光電轉(zhuǎn)換鈣鈦礦型結(jié)晶含鉛。這種多樣性打開下一個剛性細胞用于太陽能公園額外的應用，例如彈性，集成到服裝發(fā)電機和Windows低印刷或透明的太陽能模塊。

硅太陽能電池的主導地位并非巧合。綁定到二氧化硅，沙或石英的形式，或硅酸鹽熔體，它是在地殼中最豐富的元素，適用于全球和相對便宜。由于計算機行業(yè)的發(fā)展，純硅的加工已經(jīng)走過了漫長的道路，太陽能電池制造商可以在早期大量使用這種材料。復雜的太陽能電池，包括一個特殊結(jié)構的硅層，以更好地吸收光，使用380至1150納米的大部分太陽光譜發(fā)電。

目前最好的電池由單晶硅組成，在實驗室中效率為25.6％，在太陽能電池模塊中效率為22.9％。為了實現(xiàn)這些相對較高的值，近年來細胞生產(chǎn)得到了改善。因此，硅太陽能電池的背面用諸如氧化鋁的介電材料保護。該層有效地阻止了太陽能電池中正負電荷載流子的不希望的重組。在前面，晶格型磷摻雜金屬電極提高了效率，因為由于硅界面處的電阻較低，所產(chǎn)生的電子可以更好地流動。在制造中，正面與電極的接觸，它們從后面穿過細胞。結(jié)果，電極屏蔽較少的電池區(qū)域免受陽光照射，并且每個區(qū)域的電流效率增加。

然而，目前生產(chǎn)的硅太陽能電池中有一半以上使用多晶硅。這是為了制造顯著較不昂貴，所以從20.8％和在模塊中18.5％的電流最大值的降低的效率被接受。成本下降不僅僅是由于成熟的大規(guī)模生產(chǎn)。而且，純單晶硅或多晶硅中材料的使用減少了一半以上。因此，在硅層現(xiàn)在只有180微米厚，而不是400微米在1990年和300微米的硅太陽能電池在2004年進一步降低成本可在生產(chǎn)的優(yōu)化可以預料的，不傾向于在效率顯著增加。硅的理論最大可實現(xiàn)效率為29％，因為該材料不吸收太陽光中的長波光子。