太阳是距离地球最近的一颗恒星，它的质量是地球质量的33万倍，占整个太阳系质量的99．7％。太阳核心温度达1500万摄氏度，压力超过地球大气压的340亿倍，是一个核聚变的熔炉，不断地进行着核聚变反应，即由4个氢核聚变成1个氦核的反应。每秒钟约有7亿吨氢变成氦，这过程约有400万吨的质量变成能量。这些能量转移到太阳表面向外发出辐射能，其中大约有22亿分之一到达地球。每秒到达地球的辐射能相当于500万吨煤燃烧放出的化学能。

       太阳能具有储量大、不会枯竭、不受地域限制、清洁无污染等优点。人们利用太阳能主要途径有三：一是通过生物的光合作用，将CO2和H2O结合成糖类化合物，如淀粉、纤维素、糖等，形成森林、植被、谷物，提供动物的食粮、木材和柴草等生物质能。二是直接利用太阳的热能，聚集成高温热源，用以烹饪、蓄热取暖、热风干燥、材料加工和冶金等用途，也可用铝箔或镜片制作大直径凹面半球形反射镜，将太阳能聚焦制作太阳能锅炉，用来加热、发电。三是太阳光发电，又称光伏发电，即将太阳光照到太阳能电池上，将光能直接转变为电能。光伏发电和传统发电相比，具有独特优点：它无需消耗燃料、无运动部件、无排放、无副作用、维护工作量小等，是可持续发展的最佳能源之一。现在全世界都在致力于太阳能电池的发展。有人预计在今后的20年中，全世界在光伏发电上可达到约3太瓦，包括装在屋顶上的小型光伏发电装置和大型的太阳能发电场。

       将太阳光能转变为电能主要依靠化学家和物理学家制造出太阳能电池。这种电池是根据半导体材料的光发电效应（又称光伏效应）制成。目前所用的半导体主要是单质硅（又称元素硅或金属硅），它是半导体工业和信息产业最重要的基础材料。将硅片在相邻近的区域通过不同杂质的扩散或不同离子的注入，使它成为p-n结。

       当太阳光照射到p-n结时，被太阳光激发的电子，在p-n结中的内建电场作用下，电子（㊀）流向n型半导体，它也相当于正电荷（㊉）流向p型半导体，在p型层和n型层间产生电势差，在p-n结外侧连结的电极上形成正极和负极的太阳能电池，将电极连接在负荷（如电灯泡）上，就有电流流通、电灯泡发光。太阳连续不停地照射，电流就连续不停地流通；太阳下山，没有光照，也就没有电流。这种将太阳能转变为电能的太阳能电池，既没有物质的消耗，没有污染产生，也没有噪音，可持续地发电应用。

       上述单晶硅太阳能电池制造的关键，首先是制得纯度很高、并定量地掺有特定杂质的单晶硅片。由于硅片纯度要求很高，晶体生长的时间很长，掺杂制得p-n结的技术复杂，太阳能电池的制造成本和发展速度受到了限制。许多国家投入大量资金进行探索研究。一方面是改善单晶硅的生产技术，扩大用多晶硅和非晶硅制作电池；另一方面探索硅以外其他单质和化合物的半导体性能，并用以制作太阳能电池。

       由上述可见，太阳能电池的生产关键是化学问题，它涉及材料的制备、提纯和检测等各个方面，例如硅片的纯度要达到6个9以上，这就需要使用各种超纯的试剂，除去极微量杂质以及超纯度的检测等。当制得太阳能电池的电极后，为了保护电极，表面上还要覆盖透光好、强度高、非常薄的玻璃板，选用的材料需要化学科学的指导。

       太阳能电池在太阳光照射下，产生的是直流电的电能，它对于用在远离市区的海上灯塔、浮标，山顶的无线电中继电台等情况时，则需要配套使用蓄电池，将白天的电能充电到蓄电池中，提供夜间或阴雨天使用。目前广泛应用的是铅酸免维护蓄电池。这种蓄电池的制造、特性的测试以及进一步的更新研发，也是化学的任务。

       化学是什么？化学是为人类解决将太阳能转变为电能，形成用之不竭、价廉可靠、清洁无害的能源的基础科学。