非晶硅太阳能电池的研究进展

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1、非晶硅太阳能电池的研究进展　　摘要：作为一种可再生的环保洁净资源，太阳能是无穷无尽的，所以，研发太阳能电池越来越成为一种趋势。当前的太阳能电池有晶硅和非晶硅两种，而后者更是在制作工艺、耗材、成本等方面有着很大的优势，其较低的衬底温度和易沉积性以及集成工艺的简易等，使得非晶硅薄膜太阳能的研究和发展更加广泛，前景更加广阔。　　关键词：非晶硅；太阳能电池；研究进展　　当前人类面临的两大难题分别是环境的污染和能源的减少，研究认为在未来的100年以后，世界将不再有化石类燃料，并且全球的生态环境已经在化石燃料的影响下严重的失衡，例如由二氧化碳等燃烧气体造成的酸

2、雨和温室效应等。所以，当前最具影响力和最有价值的研发领域就是新型能源的开发，尤其是可再生性洁净能源的开发。太阳能电池的发展就是在这样一种寻求可再生、高清洁燃料的情况下日渐成熟并逐渐壮大起来的新型产业。太阳能的制作材料分很多种，最常见的有硅、无机盐化合物（砷化镓、Ⅲ-IV族化合物、铜铟硒和硫化镉等化合物）、纳米晶等，人们也根据这些不同的材料对电池做了分类，其中的硅材料是世界上储量排名第二的元素，起初人们在研究半导体材料时积累下了丰富的经验，并且因为硅本身的无毒无污染和性质稳定的优点而被广泛应用在太阳能电池技术中，其中硅太阳能电池又可以分为单晶硅和非晶

3、硅两种，其中单晶硅受成本的限制而应用较少，相反的，非晶硅在保持了较高的吸收系数的前提下，成本远远在单晶硅之下[1]。因此，非晶硅太阳能电池有着更好的发展前景[1]。　　1太阳能电池概述　　太阳能电池的主要作用就是实现太阳能到电能的转换，当前人类对太阳能电池的研发已经取得了很大的成果，现在已经有磅化镉、硫化镉以及砷化镓等材料也被实际运用到了太阳能电池的制作中，尽管这些材料的转换率比硅要高，但是其制作工艺个价格却极大地限制了其广泛的应用。所以广泛推广太阳能电池使用率的关键还在于其制作成本的控制，而相比来说，非晶硅薄膜恰好适合这一应用。　　2非晶硅太阳能

4、电池具有的优缺点　　2.1具有的优点　　氢化非晶硅因为其自身的许多优势而被选作太阳能电池的制作原料。　　强大的光吸收能力，非晶硅的这一优势使齐电池膜厚度只有1um，而单晶硅、砷化镓以及多晶硅等材料制作的电池其膜厚都在1.5um左右，并且非晶硅强大的吸收能力也使整个电池的厚度比单晶硅的厚度要薄，一般情况下，单晶硅本身的厚度就要达到70um，经过工艺加工后，总厚度会高达400um。　　简易的工艺制作流程，非晶硅的这一优势使其在制作的过程中大大的节省了能量，以单晶硅为对比，其工艺需要高达10000℃的环境中进行，而非晶硅的工艺处理对温度的最高要求也只是2

5、000℃，温度差相差五倍，甚至更多[2]。　　生产过程可以自动化和规模化。　　衬底材料选择的多样性，非晶硅的状态不存在匹配衬底晶格的限制，所以在衬底的材料选择上可以是玻璃与不锈钢片等，选择面比较宽，毕竟可以控制成本。当前被广泛使用的像聚酞亚胺等聚合物类的彻底，更是极大的降低了成本。　　2.1.5电池构造的集成型选择，从而是衬底上输出的电压能满足较高的需求。　　2.2存在的缺点　　综上所述，当前在太阳能电池的制作中，应用最广泛，最适用的一种制作材料就是非晶硅，而且已经实现了8%的商品稳定效率。但是作为一种新生的产物，非晶硅电池在稳定性和转化率两个方面

6、还存在一定的缺陷。要解决稳定性低这一问题，关键在于完善i层的功能，因为稳定性与S-W的效率有直接关系，也就是光致衰退，通过研究发现，光致衰退与i层有着直接关系，由于i层的光生载流子与内建电场的强度成反比，所以其大小随i层厚度的变化而变化，厚度加大，则最低电场强度减小，所以要提高电池的稳定性。将太阳能电池进行叠层是一个比较好的方法[2]，其制作材料只要是太阳光谱部分不同的光伏材料层膜。为了从一定程度上降低光致衰退现象的发生，一般的i层在顶电池中会比较的薄，同样的，这也在一定程度上降低了低电池的光致衰退的发生。而转化率的提高则主要通过其各个层面和窗口的

7、材料的研究个改善来实现的，比较常见的像纳米硅复合薄膜等，另一个比较有效的改进途径就是对i层缺点的降低，是各个界面的衔接和层面间的间隙能更好的匹配和结合，这些方法都是提高电池的转化率的有效途径。　　3非晶硅太阳能电池研究进展　　3.1理论研究　　效率的提升和成本的下降是当前太阳能电池发展的两个主要目标。当前世界各国取得成效的拉低成本的途径主要是市场的开发、规模的扩展和工艺技术的完善。以美国为例，上个世纪九十年代之后，其太阳能电池的商品率达到了12%到15%，年生产力也从之前的1～5兆瓦增加到了5～20兆瓦，翻了近四倍。并且在生产的自动化和工艺上也不断

8、的取得新的进展。光伏组件的成本方面，世界普遍拉低了32%，成本首次低于每wp3美金，而光伏组件在世界上的出售价格达到了每w