薄膜硅太阳能电池的研究状况2009

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1、薄膜硅太阳能电池的研究状况2009年07月03日讯作者：保定天威薄膜光伏冇限公司肾威王粋摘要：薄膜硅太阳能电池具冇广阔的前虽，但是当前大规模产业化的非晶硅薄膜电池效率偏低，为了实现光伏发电平价上网，必须对薄膜硅太阳能电池进行持续的研究。本文卞要总结了提高薄膜硅太阳能电池效率的主要技术与进展，如TCO技术、窗口层技术、叠层电池技术和中间层技术等，这些技术用在产业化中将会进--步提高薄膜硅太阳能电池的转换效率，进而降低薄膜硅电池的生产成本。一引言在全球气候变暧、人类生态环境恶化、常规能源短缺并造成环境污染的形

2、势下，可持续发展战略普遍被壯界各国接受。光伏能源以其具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点，被认为是二十一世纪最重要的新能源。当前基于单晶硅或者多晶硅硅片的晶体硅电池组件市场占有率高达90%,但是，晶体硅电池本身生产成木较高，组件价格居高不下，这为薄膜硅太阳能电池的发展创造了机遇。薄膜硅太阳能电池的厚度一般在几个微米，相对于厚度为200微米左右的晶体硅电池來说人大节省了原材料，而口薄膜硅太阳能电池的制程相对简单，成木较为低廉，因此在过去的儿

3、年里薄膜硅太阳能电池产业发展迅猛。但是当前大规模产业化的薄膜硅太阳能电池转换效率只冇5%・7%,是晶体硅太阳能电池组件的一半左右，这在一定程度上限制了它的应用范围，也增加了光伏系统的成木。为了最终实现光伏发电的平价上网，必须进一步降低薄膜硅太阳能电池的生产成本，因此必须对薄膜硅太阳能电池开展持续的研究，利用新的技术与工艺降低薄膜硅太阳能电池的成木。本文弄重从提高薄膜硅太阳能电池的转换效率方而介绍当前薄膜硅太阳能电池的研究现状。二、提高薄膜硅太阳能电池效率的措施提高薄膜硅太阳能电池效率的途径包括：捉高进入电

4、池的入射光量；拓宽电池对太阳光谱的响应范围;提高电池的开压尤其是微晶硅薄膜太阳能电池（?。$）的开氐抑制非晶硅薄膜太阳能电池（a-Si）的光致衰退效应等。我们将从这儿个方面介绍提高薄膜硅电池效率的方法。（一）提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收对于单结薄膜硅太阳能电池，捉高共对光的吸收将捉高电池的电流密度，对电池效率将产生肖•接的影响。Berginski等人通过实验结合模拟给出了提高电池对光的吸收途径，如图1所示：可以看出薄膜硅电池的前电极对光的吸收、折射率的错谋匹配、窗口层对光的吸收、背反电极吸收损失以及玻璃

5、反射都会减少电池对光的吸收，因此提高电池的光吸收可从这几个方血着手。图1在织构ZnO表面沉积单结微晶硅薄膜太阳能电池（本征层乃度为1微米）的QE、吸收1-Rcell以及影响电池吸收的因素1.前透明导电氧化物薄膜仃CO）的研究当前采用具冇一定绒度的TCO薄膜是提高薄膜硅太阳能电池效率的冇效途径，这是因为入射光线在TCO绒血或背反射电极处被散射，由于散射光在薄膜中具冇更长的光程，因此被吸收的几率更大。目前大规模商业化的TCO是使用常压化学气相沉积掺氟的SnO2(FTO)oOerlikon公诃采用低压化学气相沉

6、积(LPCVD)掺硼的ZnO,由于制备的TCO表面具有一定的绒度，可直接用在电池上。Meier等人通过优化LPCVD沉积工艺参数获得的ZnO:B整体性能优于FTO,在此基础上获得单结非晶硅薄膜太阳能电池的稳定效率达到9.1%。但是U前国际上研究的热点是利用磁控溅射技术沉积掺AI的ZnO(AZO),由于AZO薄膜的主体Zn、A1在口然界中的储量丰富，生产成木低，具冇价格优势；而且AZO具冇FTO薄膜无法相比的优越性：无毒、氢等离子中的稳定性高、制备技术简单、易于实现掺杂等；最重要的是AZO在光、电特性方而可

7、满足当今商用FTO薄膜的一切指标。使用溅射技术沉积的AZO表而光滑，但是通过稀HCI溶液腐蚀后可获得具有优异陷光能力的表面。图2为典型的在AZO织构表面与光滑表面匕获得的电池量了效率图，可看到在织构的表面上将获得更大的电流密度。图3为使用三种制备TCO技术获得的TCO表面形貌图。目前大面积溅射AZO还处于硏发阶段，主耍的硏究方向是提高大血积溅射的均匀性与提高靶材的利用率.2001年,Muller等人在AZO上获得了a-Si电池的初始转换效率为9.2%(32x40cm2)；2003年Muller等人获得a-

8、Si电池的初始转换效率为9.2%(60x100cm2)。在a-Si/?c-Si叠层电池的方而,2001年,O.KIuth等制备电池的初始转换效率为12.1%(1cm2)；2004年，Hupkes等制备电池的初始转换效率为9.7%(64cm2)：2008年，Tohsophon等制备的电池在不同面积下的转换效率分别为10.7%(64cm2)和9.6%(26x26cm2)I)随着大面积溅射AZO技术的成熟，未来将会在薄膜硅太阳能电池