非晶硅太陽電池的制造工藝

【專家解說】：非晶硅的原料是晶硅太陽能電池生產(chǎn)中西門子法生產(chǎn)多晶硅之前的硅烷氣體，避開了成本最高和技術難度最大的西門子法工藝，直接將硅烷氣體進行玻璃鍍膜，然后制作電極和封裝。 非晶硅薄膜太陽能電池 　　開發(fā)太陽能電池的兩個關鍵問題就是：提高轉換效率和　降低成本。由于非晶硅薄膜太陽能電池的成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展，其實早在70年代初，Carlson等就已經(jīng)開始了對非晶硅電池的研制工作,近幾年它的研制工作得到了迅速發(fā)展,目前世界上己有許多家公司在生產(chǎn)該種電池產(chǎn)品。 　　非晶硅作為太陽能材料盡管是一種很好的電池材料，但由于其光學帶隙為1.7eV, 使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感，這樣一來就限制了非晶硅太陽能電池的轉換效率。此外，其光電效率會隨著光照時間的延續(xù)而衰減，即所謂的光致衰退S一W效應，使得電池性能不穩(wěn)定。解決這些問題的這徑就是制備疊層太陽能電池，疊層太陽能電池是由在制備的p、i、n層單結太陽能電池上再沉積一個或多個P-i-n子電池制得的。疊層太陽能電池提高轉換效率、解決單結電池不穩(wěn)定性的關鍵問題在于：①它把不同禁帶寬度的材科組臺在一起，提高了光譜的響應范圍；②頂電池的i層較薄，光照產(chǎn)生的電場強度變化不大，保證i層中的光生載流子抽出；③底電池產(chǎn)生的載流子約為單電池的一半，光致衰退效應減??；④疊層太陽能電池各子電池是串聯(lián)在一起的。 　　非晶硅薄膜太陽能電池的制備方法有很多，其中包括反應濺射法、PECVD法、LPCVD法等，反應原料氣體為H2稀釋的SiH4，襯底主要為玻璃及不銹鋼片，制成的非晶硅薄膜經(jīng)過不同的電池工藝過程可分別制得單結電池和疊層太陽能電池。目前非晶硅太陽能電池的研究取得兩大進展 ：第一、三疊層結構非晶硅太陽能電池轉換效率達到13％，創(chuàng)下新的記錄；第二.三疊層太陽能電池年生產(chǎn)能力達5MW。美國聯(lián)合太陽能公司（VSSC）制得的單結太陽能電池最高轉換效率為9．3%，三帶隙三疊層電池最高轉換效率為13％. 上述最高轉換效率是在小面積（0．25cm2）電池上取得的。曾有文獻報道單結非晶硅太陽能電池轉換效率超過12．5％，日本中央研究院采用一系列新措施，制得的非晶硅電池的轉換效率為13．2％。國內(nèi)關于非晶硅薄膜電池特別是疊層太陽能電池的研究并不多，南開大學的耿新華等采用工業(yè)用材料，以鋁背電極制備出面積為20X20cm2、轉換效率為8．28％的a－Si/a－Si疊層太陽能電池。 　　非晶硅太陽能電池由于具有較高的轉換效率和較低的成本及重量輕等特點，有著極大的潛力。但同時由于它的穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。