多结太阳能电池效率更高。它们在实验室中的效率很高可达 40%。在实际使用中，单结电池的利用率通常为 19-25%。下表显示了这两种类型的新款效率数据。
| 太阳能电池类型 | 效率范围（商业） | 效率范围（实验室） |
|---|---|---|
| 单结硅电池 | 19-25% | 高达26.7% |
| 多结电池 | ~40%（有限商业用途） | 超过 47%（实验室，浓缩） |
太阳能电池的工作效果取决于您的需求。如果您希望在特殊工作中获得优选效率，请选择多结太阳能电池。如果您想要为家庭或企业提供更便宜的太阳能，单结电池是一个不错的选择。
多结太阳能电池有很多层以捕获更多阳光。它们比单结电池工作得更好。他们是 非常适合空间 和强烈的阳光。
单结太阳能电池成本较低且制造简单。人们在家庭和企业中大量使用它们。它们是价格、实力和稳定工作的完美结合。
多结电池在艰苦的地方和有大量辐射的地方工作得较好。它们成本较高，并且在普通屋顶上使用不多。
单结电池能够很好地适应不断变化的天气和阳光。它们适合大多数户外用途和大型太阳能发电场。
在这些单元之间进行选择取决于您的金钱、阳光和您的需求。单结细胞很适合大多数人。如果您需要高效率或 特殊用途.
多结太阳能电池以高效率而闻名。它们具有由不同材料制成的多层。每一层都吸收一定部分的阳光。这有助于它们比单结太阳能电池收集更多的能量。 2023 年，弗劳恩霍夫 ISE 和 AMOLF 的科学家创造了新纪录。他们的多结太阳能电池达到了 效率为 36.1% 。 实验室他们使用了带有磷化镓铟和磷化砷化镓铟的硅 TOPCon 电池。特殊的金属和聚合物涂层有助于捕获更多的光线。这使得该电池比之前任何其他硅基多结太阳能电池都更加高效。
理论上，多结太阳能电池可能会更好。通过三个结点，它们的效率可能达到约 48.8%。添加更多层可以使它们变得更好。六连接电池可以达到 54%。如果使用大量层并聚焦阳光，效率可能会超过 65%。但在现实生活中，材料质量和温度变化等因素会降低结果。
| 结点数量 | 理论更大效率（详细平衡） | 实际效率限制 | 主要限制因素 |
|---|---|---|---|
| 趋近无穷大 | >65%（无浓度），>85%（有浓度） | 不适用 | 理想化条件，无光学或互连损耗 |
| 3 | 〜48.8% | ~48.8%（限制的 97%） | 低带隙 (~0.9 eV) 底部电池材料的可用性 |
| 4 | 〜51.2% | ~51.2%（限制的 96%） | 光谱变化导致串联电流不匹配 |
| 5 | ～52.8% | ~52.8%（限制的 94%） | 光损耗、经济限制有利于 ≤5 个结点 |
| 6 | 〜54.0% | ~54.0%（限制的 93%） | 温度变化、光学器件不完善、光谱不匹配 |
多结太阳能电池采用特殊材料。一些例子是磷化镓铟、磷化砷化镓铟和硅。这些材料帮助每一层吸收不同部分的阳光。通过分解阳光，它们损失的能量更少。这使得它们比单结太阳能电池效率更高。三结电池可以获得 效率超过 40% 。 聚焦阳光时实验室六联细胞已达到47%以上。能够利用更多的阳光是它们如此有效的原因。
单结太阳能电池只有一层吸收阳光。大多数由晶体硅制成。如今，约 95% 的太阳能电池板都使用了这些电池。它们的性能存在一个称为肖克利-奎瑟极限的极限。对于硅来说，这个限制大约是 33.7% 。您可以购买的大多数单结太阳能电池的效率为 19-25%。一些特殊类型，例如 砷化镓电池，可以达到 高达25.5% 。但这些电池成本更高，而且不像硅电池那么常见。
| 材料使用 | 单结太阳能电池的 | 典型效率范围 | 成本和其他说明 |
|---|---|---|---|
| 晶体硅 (Si) | 很常见（约 95% 的已售模块） | 典型值约为 15-20%；高效率 | 成本低、资源丰富、使用寿命长（25年以上） |
| 砷化镓 (GaAs) | 不太常见但很重要 | 通常为 20-25%，预付款高达 ~24.3-25.5% | 更高的成本、更高的效率、在恶劣条件下表现更好 |
| 非晶硅 (a-Si-H) | 不太常见的薄膜技术 | 低于结晶硅 | 用途广泛但效率较低 |
| 碲化镉 (CdTe) | 薄膜，仅次于硅的第二常见 | 低于Si | 制造成本效益高，效率较低 |
| 铜铟镓二硒化物 (CIGS) | 薄膜新兴技术 | 实验室效率高但制造复杂 | 需要比 Si 更多的保护 |
| 钙钛矿 | 新兴薄膜技术 | 实验室效率从 3% (2009 年) 提高到 >25% (2020 年) | 仍在开发耐用性和制造方法 |
| 有机光伏（OPV） | 新兴、灵活的应用 | 效率约为晶体硅的一半 | 使用寿命较短，成本可能较低 |
| 量子点 | 实验性的 | 目前效率较低 | 易于制造，可定制带隙 |
Shockley-Queisser 极限于 1961 年设定。它解释了为什么单结太阳能电池无法将超过约三分之一的阳光转化为电能。这是因为一层无法利用阳光的所有能量。有些光没有足够的能量来发电。有些摄入过多，就会转化为热量。科学家们仍在努力改进单结太阳能电池。但大多数产品仍低于优选效率。
多结和单结太阳能电池在实验室外的工作方式不同。多结太阳能电池更能应对恶劣的条件。这使得它们非常适合太空任务和卫星。但如果阳光没有以同样的方式照射到所有层，它们的效率就会下降。测试表明，不均匀的阳光会 产量降低了 40% 以上。让阳光更好地散布可以将效率从大约 22% 提高到 37%。热点和温度变化也会损害性能。仔细的设计可以帮助解决这些问题。
单结太阳能电池，尤其是硅太阳能电池，在大多数户外场所都能正常工作。它们的效率在正常条件下保持稳定。但在高辐射（如太空）中，它们比多结电池磨损得更快。材料的质量以及电池的制造方式非常重要。电池带隙和阳光之间的匹配也会影响它们的工作效果。
许多因素都会影响这两种类型之间的性能差异：
多结太阳能电池中各层的电压和质量非常重要。
多结太阳能电池需要层间电流匹配。
材料质量，尤其是复杂细胞的质量，可能会造成损失。
设计应与阳光光谱相匹配以获得显著效果。
隧道连接处和电阻会降低性能，尤其是在阳光聚焦的情况下。
更好的制造有助于缩小实验室结果与实际结果之间的差距。
注意：多结太阳能电池效率更高，因为它们使用更多的阳光。每层都有不同的部分，因此损失的能量更少。这使它们比单结太阳能电池具有优势，特别是当光受到控制或聚焦时。
多结太阳能电池是 用于艰苦的工作。它们在太空中工作得很好，因为它们重量轻且坚固。工程师将它们安装在卫星和火星漫游车上。这些细胞可以承受强辐射和大的温度变化。它们重量轻，有助于在将物品送入太空时节省成本。
在地球上，多结太阳能电池用于 CPV 系统。这些系统使用镜子或透镜来聚焦阳光。聚焦的光比普通阳光强得多。这使得电池可以在较小的区域内产生更多的电力。它们非常适合需要大量电力但空间有限的项目。
注意：多结太阳能电池在常规太阳能电池板中并不常见。它们成本高昂且难以制造。人们在需要优选性能而不是较低价格时使用它们。
多结太阳能电池的常见应用：
航天器和卫星
火星漫游者任务
聚光光伏 (CPV) 发电厂
恶劣环境下的高性能、利基能源系统
这些细胞非常擅长处理辐射。当天气变热或变冷时，它们也能很好地工作。这使得它们非常适合艰苦的地方，但它们在地球上的使用并不多。
单结太阳能电池用于大多数家庭和企业。许多屋顶和太阳能发电场都采用单晶硅电池。它们很受欢迎，因为它们便宜、耐用且性能良好。
人们在柔性面板和充电器中使用单结太阳能电池。一些太空设备也使用它们。在太空中，工程师有时会选择单结 III-V 电池，例如砷化镓。这些电池工作良好，可以应对空间条件。
| 技术类型 | 效率范围（商业） | 屋顶安装的主要优势 | 住宅/商业屋顶的适用性 |
|---|---|---|---|
| 单结硅 | 15-23%（某些实验室>24%） | 背面接触将接线移优背面，改善光线捕捉，在有限空间、部分阴影、恶劣天气下提供更好的性能 | 技术领先，非常适合住宅屋顶 |
| 串联（硅+钙钛矿） | 接近35%（研发阶段） | 相同屋顶面积的能源产量更高，在空间受限/阴影环境中效果更好 | 新兴技术，有望在未来屋顶使用 |
| 钙钛矿单结 | 接近30% | 效率高、温度性能优异、制造成本低、柔性轻量化 | 住宅和商业屋顶的潜力，技术仍在成熟 |
| 多结电池 | 超过 47%（实验室） | 效率非常高，但成本高且复杂 | 仅限于特殊应用，在屋顶上并不常见 |
单结太阳能电池易于制造和使用。它们可靠且价格不贵。它们简单的设计有助于工厂大量生产。大多数人选择这些牢房作为屋顶，因为它们在很多地方工作。
太阳能电池的成本是多少以及可以制造多少个非常重要。单结太阳能电池，尤其是硅太阳能电池，制造成本低廉。工厂可以同时生产很多产品，因此价格保持在较低水平。他们使用简单的零件和常见的材料。
多结太阳能电池的制造难度更大。他们需要特殊的步骤和稀有材料，如砷化镓和锗。制作它们需要特殊的工具和洁净的房间。这使得它们的成本更高。由于制造难度大，工厂无法生产那么多。
| 方面 | 单结硅太阳能电池 | 传统多结太阳能电池 |
|---|---|---|
| 效率 | 15-20% | 40%以上，理论可达50% |
| 制造成本 | 相对较低，行业标准 | 非常高，仅限于利基应用（例如卫星） |
| 可扩展性 | 高，由于成本低且制造成熟 | 成本低，大规模部署成本过高 |
| 制造创新 | 标准硅片加工 | 不同半导体的复杂分层 |
| 市场影响 | 广泛应用于商业太阳能电池板 | 仅限于专业化、高成本的应用 |
| 成本趋势与数量 | 成本随着规模的扩大而降低 | 由于复杂性，成本仍然很高 |
提示：制造多结太阳能电池的新方法可能会降低其价格。这可以帮助更多的人在未来使用这些高效电池。
多结太阳能电池对阳光的变化更敏感。每层使用不同部分的光。如果阳光发生变化，某些层可能无法正常工作。这降低了总功率。这些细胞在天气变化的地方并不稳定。单结太阳能电池可以更好地处理阳光变化，因此它们每天都能正常工作。
多结太阳能电池工作得非常好。它们有很多层，每一层都能吸收不同部分的阳光。这有助于他们获得非常高的效率，尤其是在特殊的地方。
主要优点：
它们的效率非常高，在实验室中通常超过 40%。
他们使用更多的阳光，因此浪费的能源更少。
它们又轻又坚固，这有利于空间。
当使用镜片或镜子时，它们能很好地适应强烈的阳光。
它们可以应对辐射和大的温度变化。
它们灵活的设计有助于在困难或先进的地方。
主要缺点：
由于材料稀有且步骤困难，它们的制作成本很高。
制作它们需要特殊的工具和细致的工作。
有些零件磨损得更快，因此它们的使用寿命可能不会那么长。
获取材料时遇到问题可能会导致材料难以找到。
它们很适合太空或特殊太阳能，但不适用于大多数屋顶。
注意：科学家们正在努力使这些细胞更便宜、更强大。这可以帮助更多的人在未来使用它们。
单结太阳能电池是家庭和企业的首选。其简单的设计和经过验证的使用使它们变得简单可靠。
主要优点：
与多层电池相比，它们的制造和安装成本更低。
它们简单的形状使它们能够快速、轻松地安装。
它们工作良好并且多年来保持稳定。
坚固的材料可力保它们免受天气影响和伤害。
人们信任他们，因为他们工作了很长时间。
主要缺点：
他们 效率不能超过约 33% 。 由于限制，
只有一层吸收阳光，因此一些能量转化为热量。
它们不像一些新电池那样具有不同形状的柔韧性或有用性。
它们在太空或其他艰苦的地方工作效果不佳。
提示：单结太阳能电池很适合大多数家庭、学校和企业。他们提供了价格和工作效果的良好组合。
| 特性 | 多结太阳能电池 | 单结太阳能电池 |
|---|---|---|
| 典型效率（实验室） | 高达 47% | 高达27% |
| 典型效率（商业） | ~40%（特殊用途） | 19–25% |
| 成本 | 高的 | 低的 |
| 耐用性 | 在太空中较好，在地球上较差 | 出色（25-30 岁） |
| 优选使用 | 空间、聚光光伏、特殊项目 | 家庭、企业、太阳能发电场 |
| 灵活性 | 高（可以轻量化、可弯曲） | 低到中等 |
| 市场供应情况 | 有限的 | 很常见 |
选择多结或单结太阳能电池取决于您的需求。多结电池很适合 空间或特殊工作。它们非常有效，但成本更高，并且使用稀有材料。单结电池更适合大多数家庭和企业。它们更便宜、易于使用且使用寿命长。
在选择太阳能电池板时，人们应该考虑：
他们想花多少钱
他们的区域获得了多少阳光
他们将使用面板做什么，例如屋顶或空间
未来，新的想法可能会帮助这两种类型更好地工作并降低成本。这可以使每个人都更容易使用太阳能。
多结太阳能电池 有很多层。每层吸收阳光的不同部分。这有助于他们从太阳中获取更多能量。单结电池只有一层。它们无法利用所有的阳光，因此会损失一些能量。
大多数人使用 单结硅面板。 家用多结电池更昂贵，需要专家来安装。它们很适合空间或特殊用途，但不适用于大多数屋顶。
工厂使用硅等常见材料来制造单结电池。它们的制作方法既简单又快捷。这使得价格保持在较低水平。多结电池需要稀有材料和谨慎的步骤。
当阳光变化时，多结电池无法正常工作。云可以减少每一层的工作量。单结电池在阴天表现更好。
大多数单结电池板的使用寿命为 25 优 30 年。多结电池的使用寿命也很长，尤其是在太空中。在地球上，它们的使用寿命取决于它们的使用地点和方式。
