非晶硅、微晶硅薄膜太陽能電池《太陽能電池》課程主講人：沈紅雷非晶硅、微晶硅薄膜太陽能電池《太陽能電池》課程一、制作過程：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。

一、制作過程：23二、非晶硅簡述：硅材料是目前太陽電池的主導(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(shí)現(xiàn)大面積等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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)。二、非晶硅簡述：4三、優(yōu)點(diǎn)：1.制造成本低。這是因?yàn)椋孩侔雽?dǎo)體層光吸收系數(shù)比晶體硅大一個(gè)數(shù)量級，電池厚度只需1μｍ左右，約為晶體硅電池的１／３００，可節(jié)省大量硅材料。②可直接沉積出薄膜，沒有切片損失。③可采用集成技術(shù)在電池制備過程中一次完成組件，工藝過程簡單。④電池的ｐｉｎ結(jié)是在２００℃左右的溫度下制造的，比晶體硅電池的８００～１０００℃的高溫低得多，能源消耗小。⑤電池的單片面積可大到

０．７～１．０ｍ２，組裝方便，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

2.能源消耗的回收期短。每平方米非晶硅電池的生產(chǎn)能耗僅為１００ｋＷ·ｈ左右，能源回收期僅為ｌ～１．５ａ，比晶體硅低得多。

3.發(fā)電量多。據(jù)測試，在相同條件下，非晶硅電池的發(fā)電量較單晶硅電池高８％左右，較多晶硅電池高１３％左右。

4.售價(jià)低。目前約比晶體硅電池的售價(jià)約低１／４～１／３。

三、優(yōu)點(diǎn)：5微晶硅材料和電池的制備方法和非晶硅基本上是一樣的，只是通過改變沉積參數(shù)來改變沉積材料的結(jié)構(gòu)，因此工藝基本上兼容，目前國際上基本采用VHF-PECVD來獲得微晶硅薄膜較高速率的沉積效果。微晶硅與非晶硅比，具有更好的結(jié)構(gòu)有序性，用微晶硅薄膜制備的太陽電池幾乎沒有衰退效應(yīng)。另外，微晶硅材料結(jié)構(gòu)的有序性使得載流子遷移率相對較高，也有利于電極對光生電子、空穴對的收集。因此說，微晶硅同時(shí)具備晶體硅的穩(wěn)定性、高效性和非晶硅的低溫制備特性等低成本優(yōu)點(diǎn)。但是，微晶硅材料的缺點(diǎn)就是吸收系數(shù)比較低，需要比較厚的吸收層，而一般情況下微晶硅的沉積速率又比較慢，所以影響了生產(chǎn)效率。同時(shí)，微晶硅帶隙較窄，不能充分利用太陽光譜,制作出來的單結(jié)微晶硅電池效率并不是特別高微晶硅材料和電池的制備方法和非晶硅基本上是一樣的，只是通過改6非晶硅是由化學(xué)氣相沉積的方法制備的，在真空室內(nèi)通入硅烷（SiH4）和氫氣（H2），通過等離子放電使氣體分解，然后沉積在200度左右的玻璃或塑料、不銹鋼等襯底上形成非晶硅薄膜。非晶硅薄膜由于原子排列不整齊，而且存在許多硅的懸鍵，因此缺陷態(tài)非常多，使得載流子遷移率較低，制備的器件效率也較低。所以，非晶硅太陽電池一般制成pin結(jié)構(gòu)，i層是吸光層，負(fù)責(zé)吸收光子產(chǎn)生電子、空穴對，p、n層形成內(nèi)建電場，把生成的電子、空穴對抽取出來輸運(yùn)到電極。另外，非晶硅太陽電池存在S-W效應(yīng)，電池效率存在較嚴(yán)重的衰退，一般情況下初始效率衰退20-25%才能達(dá)到穩(wěn)定。[/非晶硅是由化學(xué)氣相沉積的方法制備的，在真空室內(nèi)通入硅烷（Si7微晶硅材料和電池的制備方法和非晶硅基本上是一樣的，只是通過改變沉積參數(shù)來改變沉積材料的結(jié)構(gòu)，因此工藝基本上兼容，目前國際上基本采用VHF-PECVD來獲得微晶硅薄膜較高速率的沉積效果。微晶硅與非晶硅比，具有更好的結(jié)構(gòu)有序性，用微晶硅薄膜制備的太陽電池幾乎沒有衰退效應(yīng)。另外，微晶硅材料結(jié)構(gòu)的有序性使得載流子遷移率相對較高，也有利于電極對光生電子、空穴對的收集。因此說，微晶硅同時(shí)具備晶體硅的穩(wěn)定性、高效性和非晶硅的低溫制備特性等低成本優(yōu)點(diǎn)。但是，微晶硅材料的缺點(diǎn)就是吸收系數(shù)比較低，需要比較厚的吸收層，而一般情況下微晶硅的沉積速率又比較慢，所以影響了生產(chǎn)效率。同時(shí)，微晶硅帶隙較窄，不能充分利用太陽光譜,制作出來的單結(jié)微晶硅電池效率并不是特別高微晶硅材料和電池的制備方法和非晶硅基本上是一樣的，只是通過改8STAR結(jié)構(gòu)：naturallysurfacetexture&enhancedabsorptionwithbackreflector自然的表面紋理和增強(qiáng)吸收與反射回來STAR結(jié)構(gòu)：naturallysurfacetextu9crystal(line)silicon單晶硅（c