第三代电池太阳能电池目前还尚处于基础研究阶段。主要概念是寻找全新的电池结构和制造工艺，通过开发活性层来实现超高效太阳能电池。活性层可以很好地与太阳能光谱匹配或者调整摄入的太阳能光谱。这些技术是建立在纳米技术和纳米材料的进一步发展的基础上。量子阱、量子线和量子点就是活性层引入的结构的例子。其市场前景取决于新技术能否降低制造成本实现大规模量产，这需要投入相当可观的中期和长期基础和应用研发。它代表着太阳能电池的未来发展方向。
几十年来围绕着提高效率、降低成本的各种研究开发工作取得了显著成就，表现在电池效率不断提高（单晶硅电池的实验室效率已经从50年代的6％提高到目前的24.7％，商业化电池在近20年内提升了相对50%的效率）、硅片厚度持续降低、产业化技术不断改进等方面，对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。各国光伏研究机构和生产商不断改善现有技术，开发新技术。他们根据自己的技术实力和科研回报的期望，选择不同的研究方向和路径，共同促进光伏技术的不断进步。
国际能源机构(IEA)2010年公布了典型商业平板组件电池的发展战略目标。电池效率期望能从2010年的16%增长到2030年的25%，2050年增长到40%。随着能源和材料在制造业的使用更加高效，光伏系统能源回收期的时间会不断缩短的。预计能源回收期会从2010年的两年降低到2030年的0.75年，到2050年会下降到0.5年。使用寿命期望从25年增加到40年。（见表一）。
表1战略技术指标
IEA指出，未来10年对于各国政府出台有效的政策以促进太阳能发电的发展至关重要。拥有丰富太阳能资源的地区需要在适当时间出台着眼长远、可预计的太阳能激励措施来维持早期的部署和研发经费，保证对研究、开发和示范工作的长期资金投入，不断提高太阳能电池技术的竞争力，早日实现光伏发电的平价上网。这将开启太阳能发电大规模应用的一个崭新时代。
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