硅基薄膜太阳电池应用现状分析

硅基薄膜太阳电池应用现状分析【摘要】硅基薄膜太阳电池由于材料成本、转换效率等特点受到人们的关注，就非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和非微叠层太阳电池的应用和发展趋势做了简要的分析。

【关键词】太阳电池；光伏建筑一体化；薄膜

随着人类社会工业化的不断发展造成资源极大浪费，生态环境恶化和破坏。为此人类迫切建立起可再生能源为主的能源体系，可持续发展成为一切活动准则。可以看到硅基薄膜太阳电池具有省材料、低成本、弱光性好和具有柔性的诸多优点，这些优点决定了硅基薄膜太阳电池在很多领域是有着晶体硅太阳电池所不具备的优势的。

近年，人们已经将视线放到如何更好的在生活生产中利用太阳能电池来提供清洁能源。而这其中光伏建筑一体化是一个重要的组成部分。建筑物太阳能电池玻璃幕墙和太阳能生态屋顶就是光伏技术应用于生活的实例。利用太阳能发电可以部分甚至完全解决家庭和单位办公用电。另外太阳电池玻璃幕墙不仅可以发电，作为建筑的外墙装饰也是不错的选择。但是光伏建筑一体化必须遵循一个原则就是太阳能光伏发电系统的安装不能破坏已有建筑造型，不能破坏装饰性屋面的艺术风格，不能造成结构的重新返工，具有透光性和柔性的薄膜太阳能电池成为玻璃幕墙的不二选择。大规模商业化生产柔性光伏组件是1998年尤尼索拉公司开始的，柔性非晶硅薄膜太阳电池组件与建筑完美结合并投入市场，光伏建筑一体化的发

展开始了一个新的时代。

最后，由于薄膜太阳电池具有柔性可以随形安装、轻薄从而减轻总质量、以及抗辐照等特性，硅基薄膜太阳电池在空间用太阳电池中的应用也是的另一个发展方向。

对于硅基薄膜太阳电池技术发展的关键在于如何提高光电转换效率，而由于其厚度优势可以考虑叠层从而利用不同材料实现光谱的扩宽，因为非晶硅的带隙为1.7ev左右而微晶硅的则为1.1ev附近，能够将光谱的长波限从0.9μm拓展的1.1μm，同时也降低了不稳定的非晶顶层的厚度有效抑制光致衰减。因而，非晶硅/微晶硅的非微叠层电池成为了人们研究的重点。shah通过计算给出了这种叠层电池的理论效率可达到30%以上。

1994年，瑞士微技术研究所（imt）首次提出微晶硅为底、非晶硅为顶叠层太阳能电池概念[1]。之后，瑞士微技术研究所（imt）又采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（vhf-pecvd）技术制备了效率达10.7%的非/微叠层电池[2]。德国余利希光伏研究所（julich）采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-pecvd）技术沉积得到（8cm×8cm）效率达11.7%的非/微叠层电池组件[3]。美国联合太阳能公司（uni-solar）制备了效率达14.1%的非晶硅/微晶硅/微晶硅三结叠层电池和效率为目前世界最高记录15.4% （小面积）的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层电池[4]。日本kaneka 公司采用vhf-pecvd技术制备的效率10.7%的单结微晶硅电池，带有中间层的效率高达14.7%的非晶硅/微晶硅小面积三结叠层电池

（面积为1 cm）（a-si/c-si/c-si）的最高转换效率为15%，大面积（910×455mm ）组件效率达13.4%[5]。国内南开大学从“六五”开始，连续四个五年计划得到国家科技攻关项目和国家973项目的支持，非晶硅/微晶硅叠层电池的研究取得了不俗的成果；薛俊明[6]等人采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-pecvd）技术制得的a-si/c-si叠层池效率达到9.83%；韩晓艳等人采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（vhf-pecvd）技术制备的非晶/微晶叠层电池效率高达11.17 %，接近国际先进水平。

硅基薄膜太阳电池有着广阔的开发利用前景，但同时也存在着转换效率和稳定性等问题，将在未来随着科研人员的努力不断地提高和改进，给人类生产生活带来更多的方便。

【参考文献】

[1]meier j，dubail s，frlckiger r，et a1.intrinsic microcrystalline silicon（μc-si：h）- apromising new thin film solar cell material[m]//proc. of 1st wor1d conference on photovoltaic solar energy conversion，hawaii，usa，1994：409.

[2]meier j，spitznagel j，kroll u，et a1.potential of amorphous and microcrystalline silicon solar cells[j].thin solid films，2004，451/452：518-524.

[3]rech b，repmann t，van den donker m n.challenges in microcrystalline silicon based solar cell technology[j].thin

solid films，2006，511/512：548-555.

[4]yan b， yue g，owens j m，et a1.photovoltaic energy conversion[m]// conference record of the 2006，ieee 4th w orld conference，2006：1477-1480.

[5]yamamoto y，nakajima a，yoshimi m，et a1.a high efficiency thin film silicon solar cell and module[j].solar energy，2004，77：939-949.

[6]薛俊明，麦耀华，赵颖，等.薄膜非晶硅微晶硅叠层太阳能电池的研究[j].太阳能学报，2005，26（2）：166-169.

[责任编辑：王静]