17.1 简介
在人类使用能量的整个历史过程中，人类对能量的利用进行各种各样有益的工作。动植物在最早的时候为人们提供可取暖的热量和可烹饪的食物。人们利用风车泵将泉水从地下抽送到地表没有水的地方，并利用转动水轮来将长木切割成一定形状的木板和将谷物磨成面粉。在接下来的几个世纪，化石燃料（如煤、石油和天然气）因其具有高能量密度，所以它的使用已超过旧方法产生能量[1]，并且大量的燃料被用作生产电能，因此社会越来越依赖化石燃料。例如在2008年，世界各地中一共生成19.1万亿kWh电能[2]，并且2035年需要量预计大约为其两倍[3]。在全球范围内能量消耗的大量增长很明显，然而化石燃料是有限的资源，人们试图用可再生能源来取代它们。
太阳是能量的一种诱人的来源。仅在1h时间中，有相当于120万亿kWh的太阳能进入地球[4]，这远远可以满足当前和预计每年的电力需求。不幸的是，这个庞大的资源仍然没有得到充分利用。在2008年不到全球发电量的0.06%来自太阳能电池[2]，而电网覆盖的家庭平均可以支付0.38美元/kWh的太阳能所发的电，或者支付0.17美元/kWh来自传统化石燃料、核能、水力生成的电力[2，5]。当有许多其他必需品来消耗家庭预算时，说服人们花费更多的电费是必要的这是难以自圆其说的。太阳能电力的成本主要由太阳能电池所产生，因此必须在越来越多的人使用它之前将其成本降低，这也意味着更多的太阳能电池需要被投入使用来收集太阳光。按照此种情况发生时，制造商将可以利用购买大宗原材料而使价格下降的优势，进而可平均设备的成本在更大数目的太阳能电池中。降低器件和模块的制造成本将最终推动更大的太阳能电池部署。
太阳能电池本身是大面积器件，所以降低其整体费用在短期内可以通过选择高速生产技术来最好地实现。基于溶液的方法如喷墨打印是特别有吸引力的，因为它们可以用直接沉积来构建光伏器件所需的薄膜和图案。喷墨打印的基本原理先前已经讨论过了，所以这里的重点是这种技术在太阳能电池方面的具体应用细节。硅、CuIn1-xGaxSe2（CIGS）、碲化镉以及有机半导体形成当今生产电池的基础类型，这些将进行简要介绍，随后是溶液沉积电池组件的具体实例。功率转换效率（太阳能入射电池产生的最大功率的比率）是列举表达一个设备或模块成功的度量。对于极少数值得注意的正在专门为光伏制造开发工具的商业供应商，之后将讨论一些细节。最后，对于喷墨打印的潜力进行了评估，以有助于实现高容量和低成本的太阳能电池的制造。