影響非晶硅電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的主要因素

由于非晶硅結(jié)構(gòu)是一種無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有長程無序性，所以對載流子有極強(qiáng)的散射作用，導(dǎo)致載流子不能被有效地收集。為了提高非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，一般不采取單晶硅太陽能電池的p－n結(jié)構(gòu)。這是因為輕摻雜的非晶硅費米能級移動較小，如果兩邊都采取輕摻雜或一邊是輕摻雜另一邊用重?fù)诫s材料，則能帶彎曲較小，電池開路電壓受到限制；如果直接用重?fù)诫s的p＋和n＋ 材料形成p＋ －n＋ 結(jié)，由于重?fù)诫s非晶硅材料中缺陷態(tài)密度較高，少子壽命低，電池性能會很差。因此，通常在兩個重?fù)诫s層中淀積一層未摻雜非晶硅層（i層）作為有源集電區(qū)，即p－i－n結(jié)構(gòu)。

非晶硅太陽能電池光生載流子主要產(chǎn)生于未摻雜的i層，與晶態(tài)硅太陽能電池載流子主要由于擴(kuò)散而移動不同，在非晶硅太陽能電池中，光生載流子由于擴(kuò)散長度小主要依靠電池內(nèi)電場作用做漂移運動。當(dāng)非晶硅電池采取pin結(jié)構(gòu)以后，電池在光照下就可以工作了，但因存在光致衰退效應(yīng)，電池性能不穩(wěn)定，電池轉(zhuǎn)換效率隨光照時間逐漸衰退，所以電池的結(jié)構(gòu)與工藝還要進(jìn)一步優(yōu)化。

非晶硅電池性能影響因素

影響非晶硅電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的主要因素有透明導(dǎo)電膜、窗口層性質(zhì)（包括窗口層光學(xué)帶隙寬度、窗口層導(dǎo)電率及摻雜濃度、窗口層激活能、窗口層的光透過率）、各層之間界面狀態(tài)（界面缺陷態(tài)密度）及能隙匹配、各層厚度（尤其i層厚度）以及太陽能電池結(jié)構(gòu)等。非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)一般采取疊層式或進(jìn)行集成或構(gòu)造異質(zhì)結(jié)等形式。

非晶硅電池生產(chǎn)工藝簡單且溫度低、耗能小，其市場份額逐年提高。目前，一半以上薄膜太陽能電池公司采用非晶硅薄膜技術(shù)，預(yù)計幾年內(nèi)，非晶硅薄膜在未來薄膜太陽能電池中將占據(jù)主要份額。但光電轉(zhuǎn)換效率低和光致衰退效應(yīng)是當(dāng)前非晶硅薄膜電池存在的兩大主要問題，為提高效率和穩(wěn)定性人們在新器件結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新技術(shù)等方面需要加強(qiáng)探索。

如在電池結(jié)構(gòu)方面采取疊層式和集成式；在透明導(dǎo)電膜反方面采用不僅具有電阻率低而且具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗輻射效果的透明導(dǎo)電薄膜代替目前的ITO、ZnO、ZnO＃Al等導(dǎo)電膜；在窗口層材料方面探索新型的寬光學(xué)帶隙和低電阻材料的窗口層材料，如非晶硅碳、非晶硅氧、微晶硅、微晶硅碳等；在非晶硅薄膜制備技術(shù)方面可以改進(jìn)RF－PECVD、超高真空PECVD技術(shù)、甚高頻（VHF）PECVD技術(shù)和微波PECVD等技術(shù)，延長薄膜光子壽命、提高載流子輸運能力和薄膜的電子性能以及穩(wěn)定性等；在界面處理方面可以采取如氫鈍化技術(shù)以及插入緩沖層減少界面復(fù)合損失，提高電池短路電流和開路電壓。

盡管目前效率低性能不穩(wěn)定是阻礙非晶硅薄膜太陽能電池大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的主要障礙，然而優(yōu)化非晶硅薄膜電池的各種技術(shù)都還是切實可行的，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，非晶硅薄膜太陽能電池將會得到大規(guī)?；瘧?yīng)用。