太陽能薄膜電池

傳統(tǒng)晶體硅電池:加熱融化無規(guī)則晶體硅塊→生成原子排列有序的硅錠→切割成四方形薄片。

需經(jīng)過多次高溫過程，耗能大。

薄膜太陽電池:在襯底上(一般用玻璃)使用鍍膜技術(shù)直接制成。

簡易，成本低。

*表中數(shù)據(jù)為已得到應(yīng)用的薄膜太陽電池的效率，與實驗室中最新研究成果有出入。

薄膜太陽電池的主要優(yōu)點有:質(zhì)量小、厚度極薄(幾個微米)、可彎曲、制造工藝簡單等。.

傳統(tǒng)晶體硅太陽電池由于由硅組成,電池主要部分易碎,易產(chǎn)生隱形裂紋,大多有一層鋼化玻璃作為防護,造成重量大,攜帶不便,抗震能力差,造價高,效率或多或少降低.

薄膜太陽電池克服了上述缺點,前些年由于技術(shù)落后，薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率并沒有傳統(tǒng)晶體硅電池轉(zhuǎn)化效率高。薄膜太陽電池的轉(zhuǎn)化效率之提升是太陽能科技界正在不斷研究的主方向。截止2015年年中，實驗室中碲化鎘薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率已達21.5%。First Solar公司是全球最大的碲化鎘太陽能電池組件生廠商，其計劃在2015年內(nèi)實現(xiàn)相關(guān)組件的效率達到16%。目前，銅銦鎵硒薄膜太陽電池的效率也超過21%，相關(guān)組件的效率也將達到15%。

當(dāng)前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的薄膜太陽電池主要有:碲化鎘薄膜太陽電池、銅銦鎵硒薄膜太陽電池、 非晶體硅薄膜太陽電池。

主要缺點:

易潮解:薄膜材料的生長機制決定薄膜太陽電池易潮解，故封裝時要求封裝薄膜太陽電池的含氟材料阻水性需比晶體硅電池的材料強9倍左右。

光致衰減性:衰減約30%。

非晶硅(a-Si)太陽電池是在玻璃(glass)襯底上沉積透明導(dǎo)電膜(TCO)，然后依次用等離子體反應(yīng)沉積p型、i型、n型三層a-Si，接著再蒸鍍金屬電極鋁(Al).光從玻璃面入射，電池電流從透明導(dǎo)電膜和鋁引出，其結(jié)構(gòu)可表示為glass/TCO/pin/Al，還可以用不銹鋼片、塑料等作襯底。硅材料是太陽電池的主導(dǎo)材料，在成品太陽電池成本份額中，硅材料占了將近40%，而非晶硅太陽電池的厚度不到1μm，不足晶體硅太陽電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太陽電池的制造溫度很低(~200℃)、易于實現(xiàn)大面積等優(yōu)點，使其在薄膜太陽電池中占據(jù)首要地位，在制造方法方面有電子回旋共振法、光化學(xué)氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺謝法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由于其低溫過程(~200℃)，易于實現(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)成為國際公認(rèn)的成熟技術(shù)。在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口層、梯度界面層、μC-SiC p層等，明顯改善了電池的短波光譜響應(yīng).這是由于a-Si太陽電池光生載流子的生成主要在i層，入射光到達i層之前部分被p層吸收，對發(fā)電是無效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更寬的光學(xué)帶隙，因此減少了對光的吸收，使到達i層的光增加;加之梯度界面層的采用，改善了a-SiC/a-Si異質(zhì)結(jié)界面光電子的輸運特性.在增加長波響應(yīng)方面，采用了絨面TCO膜、絨面多層背反射電極(ZnO/Ag/Al)和多帶隙疊層結(jié)構(gòu)，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al結(jié)構(gòu).絨面TCO膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失，并增加了光在i層的傳播路程，從而增加了光在i層的吸收.多帶隙結(jié)構(gòu)中，i層的帶隙寬度從光入射方向開始依次減小，以便分段吸收太陽光，達到拓寬光譜響應(yīng)、提高轉(zhuǎn)換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還采用了漸變帶隙設(shè)計、隧道結(jié)中的微晶化摻雜層等，以改善載流子收集。

截止2013年，全球范圍內(nèi)，生產(chǎn)碲化鎘薄膜太陽電池1660MW，銅銦鎵硒薄膜太陽電池1500MW,非晶硅薄膜太陽電池500MW。