薄膜太陽能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

　　太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能等都來源于太陽能。太陽能電池是是一種通過光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，是利用太陽能的一種重要形式。

　　目前，人們根據(jù)所選用的半導(dǎo)體材料將太陽能電池應(yīng)用技術(shù)分為晶硅和薄膜兩大類。晶硅太陽能電池在現(xiàn)階段的大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其成本過高，限制了其發(fā)展。相比晶硅等其它太陽能電池，薄膜太陽能電池具有生產(chǎn)成本低、原材料消耗少、弱光性能優(yōu)良等優(yōu)勢。隨著世界能源緊缺，薄膜太陽能電池作為一種光電功能薄膜，可以有效地解決能源短缺問題，而且無污染，還可以實現(xiàn)光伏建筑一體化，易于大面積推廣。

　　非晶硅薄膜太陽能電池

　　非晶硅薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率較低，實驗室轉(zhuǎn)換效率只有13％，但工藝成熟、成本較晶硅低廉、制備方便，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

　　非晶硅薄膜太陽能電池通常為疊層結(jié)構(gòu)，玻璃基板上沉積了透明導(dǎo)電膜（transparentconductiveoxide，TCO）層、非晶硅層（a—Si層）和背電極層（Al／ZnO層）3層薄膜，其中非晶硅層通過磁控濺射法沉積。

　　相對于單晶硅太陽能電池，非晶硅薄膜是一種極有希望大幅度降低太陽電池成本的材料。非晶硅薄膜太陽能電池具有諸多優(yōu)點使之成為一種優(yōu)良的光電薄膜光伏器件。（1）非晶硅的光吸收系數(shù)大，因而作為太陽能電池時，薄膜所需厚度相對其他材料如砷化鎵時，要小得多；（2）相對于單晶硅，非晶硅薄膜太陽能電池制造工藝簡單，制造過程能量消耗少；（3）可實現(xiàn)大面積化及連續(xù)的生產(chǎn)；（4）可以采用玻璃或不銹鋼等材料作為襯底，因而容易降低成本；（5）可以做成疊層結(jié)構(gòu)，提高效率。

　　但同時非晶硅薄膜太陽能電池仍存在一些需要解決的問題。（1）由于Staebler-Wronski效應(yīng)的存在，使得非晶硅薄膜太陽能電池在太陽光下長時間照射會產(chǎn)生效率的衰減，從而導(dǎo)致整個電池效率的降低；（2）沉積速率低，影響非晶硅薄膜太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)；（3）后續(xù)加工困難，如Ag電極的處理問題；（4）在薄膜沉積過程中存在大量的雜質(zhì)，如O2、N2、C等，影響薄膜的質(zhì)量和電池的穩(wěn)定性。

　　非晶硅薄膜太陽能電池的下一步研究主要有以下幾個方向：其一是采用優(yōu)質(zhì)的底電池i層材料；其二朝疊層結(jié)構(gòu)電池發(fā)展；第三是在保證效率的條件下，開發(fā)生產(chǎn)疊層型非晶硅太陽電池模塊技術(shù)；最后使用便宜封裝材料以降低成本。