太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波， 如红外线、紫外线、可见光等等。当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。但是并非所有波长的射线的能量都能转化为电能，值得注意的是光电效应于射线的强度大小无关，只有频率达到或超越可产生光电效应的阈值时，电流才能产生。能够使半导体产生光电效应的光的ZUI大波长同该半导体的禁带宽度相关，太阳能电池，譬如晶体硅的禁带宽度在室温下约为1.155eV，克罗斯太阳能芯片，因此必须波长小于1100nm的光线才可以使晶体硅产生光电效应。 太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。对于太阳电池来说ZUI重要的参数是转换效率，在实验室所研发的硅基太阳能电池中，太阳能芯片，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1%
美国斯坦福大学研究人员ZUI新研究发现，加热铁锈之类金属氧化物，可以提升特定太阳能电池的转换效率和能量储存效率。
斯坦福大学研究人员在不同温度条件下测试三种金属氧化物，分别是钒酸铋、氧化钛和氧化铁，所获结果超出预想：温度升高时，电子通过这三种氧化物的速率加快，所产生的氢气和氧气量相应增加。而以阳光加热金属氧化物，所产生的氢气可以增加一倍。
综合利用热量和阳光，进口太阳能电池，以金属氧化物为转换材料，借助对水分子的分解，高效储存太阳取之不尽的能量，可以按需供应能源。
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