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1、非晶硅、微晶硅薄膜太阳能电池,太阳能电池课程 主讲人：沈红雷,一、制作过程：非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO)，然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si，接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射，电池电流从透明导电膜和铝引出，其结构可表示为glass/TCO/pin/Al，还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。,二、非晶硅简述：硅材料是目前太阳电池的主导材料，在成品太阳电池成本份额中，硅材料占了将近40%，而非晶硅太阳电池的厚度不到1m，不足晶体硅太阳电池厚度的1/100，这就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(200
2、)、易于实现大面积等优点，使其在薄膜太阳电池中占据首要地位，在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(200)，易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。,三、优点：1.制造成本低。这是因为：半导体层光吸收系数比晶体硅大一个数量级，电池厚度只需1左右，约为晶体硅电池的，可节省大量硅材料。可直接沉积出薄膜，没有切片损失。可采用集成技术在电池制备过程中一次完成组件，工艺过程简单。电池的结是在左右的温度下制造的，比晶体硅电池的的高温低得多，能源消耗小。电池的单片面积可大到，组装方便，易于实现
3、大规模生产。2.能源消耗的回收期短。每平方米非晶硅电池的生产能耗仅为左右，能源回收期仅为，比晶体硅低得多。3.发电量多。据测试，在相同条件下，非晶硅电池的发电量较单晶硅电池高左右，较多晶硅电池高左右。4.售价低。目前约比晶体硅电池的售价约低。,微晶硅材料和电池的制备方法和非晶硅基本上是一样的，只是通过改变沉积参数来改变沉积材料的结构，因此工艺基本上兼容，目前国际上基本采用VHF-PECVD来获得微晶硅薄膜较高速率的沉积效果。微晶硅与非晶硅比，具有更好的结构有序性，用微晶硅薄膜制备的太阳电池几乎没有衰退效应。另外，微晶硅材料结构的有序性使得载流子迁移率相对较高，也有利于电极对光生电子、空穴对的收
4、集。因此说，微晶硅同时具备晶体硅的稳定性、高效性和非晶硅的低温制备特性等低成本优点。但是，微晶硅材料的缺点就是吸收系数比较低，需要比较厚的吸收层，而一般情况下微晶硅的沉积速率又比较慢，所以影响了生产效率。同时，微晶硅带隙较窄，不能充分利用太阳光谱,制作出来的单结微晶硅电池效率并不是特别高,非晶硅是由化学气相沉积的方法制备的，在真空室内通入硅烷（SiH4）和氢气（H2），通过等离子放电使气体分解，然后沉积在200度左右的玻璃或塑料、不锈钢等衬底上形成非晶硅薄膜。非晶硅薄膜由于原子排列不整齐，而且存在许多硅的悬键，因此缺陷态非常多，使得载流子迁移率较低，制备的器件效率也较低。所以，非晶硅太阳电池一
5、般制成pin结构，i层是吸光层，负责吸收光子产生电子、空穴对，p、n层形成内建电场，把生成的电子、空穴对抽取出来输运到电极。另外，非晶硅太阳电池存在S-W效应，电池效率存在较严重的衰退，一般情况下初始效率衰退20-25%才能达到稳定。/,微晶硅材料和电池的制备方法和非晶硅基本上是一样的，只是通过改变沉积参数来改变沉积材料的结构，因此工艺基本上兼容，目前国际上基本采用VHF-PECVD来获得微晶硅薄膜较高速率的沉积效果。微晶硅与非晶硅比，具有更好的结构有序性，用微晶硅薄膜制备的太阳电池几乎没有衰退效应。另外，微晶硅材料结构的有序性使得载流子迁移率相对较高，也有利于电极对光生电子、空穴对的收集。因此说，微晶硅同时具备晶体硅的稳定性、高效性和非晶硅的低温制备特性等低成本优点。但是，微晶硅材料的缺点就是吸收系数比较低，需要比较厚的吸收层，而一般情况下微晶硅的沉积速率又比较慢，所以影响了生产效率。同时，微晶硅带隙较窄，不能充分利用太阳光谱,制作出来的单结微晶硅电池效率并不是特别高,STAR结构：naturally surface texture & enhanced absorption with back reflector自然的表面纹理和增强吸收与反射回来,crystal (line) silicon单晶硅（c-si） 多晶硅(poly-si) 非晶硅（a-si）微晶硅（uc-si）,
