太陽能電池的發展歷程可以大致劃分為幾代，每一代都代表了技術上的重要進步和材料上的革新。以下是太陽能電池的主要發展歷程：

一、第一代太陽能電池：晶硅太陽能電池

• 起始時間：1950年代至今

• 主要特點：以晶體硅（主要是單晶硅和多晶硅）為主要材料。

• 發展歷程：

• 1954年，美國貝爾實驗室研發出效率為6%的晶硅電池，標志著現代硅電池時代的開始。

• 隨后，隨著半導體物理性質的逐漸了解和加工技術的進步，晶硅太陽能電池的效率不斷提高。

• 至今，晶硅太陽能電池仍是市場上占有龍頭地位和份額的電池類型，其實驗室效率已經超過了26%。

二、第二代太陽能電池：薄膜太陽能電池

• 起始時間：1980年代末至1990年代初

• 主要特點：采用薄膜材料，如非晶硅、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）等。

• 發展歷程：

• 薄膜太陽能電池相比晶硅太陽能電池具有質量輕、易于大規模生產等優勢。

• 然而，由于薄膜材料的穩定性和轉換效率問題，以及制備過程中涉及的重金屬和稀有元素，其商業化進程受到一定限制。

• 盡管面臨挑戰，薄膜太陽能電池仍在特定領域（如建筑一體化光伏）展現出應用潛力。

三、第三代太陽能電池：新型太陽能電池

• 起始時間：21世紀初至今

• 主要特點：采用新型材料和技術，如鈣鈦礦太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池等。

• 發展歷程：

• 新型太陽能電池在材料成本、制備工藝、轉換效率等方面展現出顯著優勢。

• 鈣鈦礦太陽能電池作為其中的佼佼者，其單結理論極限效率超過30%，疊層模式下可達40%以上，成為產業界和學術界的熱點。

• 目前，鈣鈦礦太陽能電池仍處于實驗室階段，但已展示出極高的效率和潛力，未來有望實現大規模商業化應用。

四、第四代光伏（生態發展階段）

• 起始時間：2019年至今

• 主要特點：注重光電轉換率的提升、能源生態互補以及降低產業鏈制造成本和應用能耗損失。

• 發展實例：

• 2019年神舟飛船砷化鎵太陽能電池轉換效率高達30%以上。

• 2021年，研究人員在單色光下使用由砷化鎵制成的薄光伏電池獲得了68.9%的轉化效率。

• 2021年11月，中國研究機構成功研發出第四代光伏示范模型，通過新材料、新算法、新基建的研發模式大大提升了能源利用率。

綜上所述，太陽能電池的發展歷程是一個不斷追求更高效率、更低成本、更環保可持續的過程。隨著科技的進步和創新，未來太陽能電池將為實現全球能源轉型和可持續發展做出更大貢獻。