作者：保定天威薄膜光伏有限公司 訾威 王輝
【《中國新能源》雜志】摘要：薄膜硅太陽能電池具有廣闊的前景，但是當(dāng)前大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的非晶硅薄膜電池效率偏低，為了實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)，必須對(duì)薄膜硅太陽能電池進(jìn)行持續(xù)的研究。本文主要總結(jié)了提高薄膜硅太陽能電池效率的主要技術(shù)與進(jìn)展，如TCO技術(shù)、窗口層技術(shù)、疊層電池技術(shù)和中間層技術(shù)等，這些技術(shù)用在產(chǎn)業(yè)化中將會(huì)進(jìn)一步提高薄膜硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而降低薄膜硅電池的生產(chǎn)成本。
一 引言
在全球氣候變暖、人類生態(tài)環(huán)境惡化、常規(guī)能源短缺并造成環(huán)境污染的形勢(shì)下，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略普遍被世界各國接受。光伏能源以其具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、資源的相對(duì)廣泛性和充足性、長壽命以及免維護(hù)性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。
當(dāng)前基于單晶硅或者多晶硅硅片的晶體硅電池組件市場(chǎng)占有率高達(dá)90%，但是，晶體硅電池本身生產(chǎn)成本較高，組件價(jià)格居高不下，這為薄膜硅太陽能電池的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇。薄膜硅太陽能電池的厚度一般在幾個(gè)微米，相對(duì)于厚度為200微米左右的晶體硅電池來說大大節(jié)省了原材料，而且薄膜硅太陽能電池的制程相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較為低廉，因此在過去的幾年里薄膜硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。
但是當(dāng)前大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的薄膜硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率只有5%-7%，是晶體硅太陽能電池組件的一半左右，這在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍，也增加了光伏系統(tǒng)的成本。為了最終實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的平價(jià)上網(wǎng)，必須進(jìn)一步降低薄膜硅太陽能電池的生產(chǎn)成本，因此必須對(duì)薄膜硅太陽能電池開展持續(xù)的研究，利用新的技術(shù)與工藝降低薄膜硅太陽能電池的成本。本文著重從提高薄膜硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率方面介紹當(dāng)前薄膜硅太陽能電池的研究現(xiàn)狀。
二、提高薄膜硅太陽能電池效率的措施
提高薄膜硅太陽能電池效率的途徑包括：提高進(jìn)入電池的入射光量；拓寬電池對(duì)太陽光譜的響應(yīng)范圍；提高電池的開壓尤其是微晶硅薄膜太陽能電池（µc-Si）的開壓；抑制非晶硅薄膜太陽能電池（a-Si）的光致衰退效應(yīng)等。我們將從這幾個(gè)方面介紹提高薄膜硅電池效率的方法。
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對(duì)于單結(jié)薄膜硅太陽能電池，提高其對(duì)光的吸收將提高電池的電流密度，對(duì)電池效率將產(chǎn)生直接的影響。Berginski等人通過實(shí)驗(yàn)結(jié)合模擬給出了提高電池對(duì)光的吸收途徑，如圖1所示：可以看出薄膜硅電池的前電極對(duì)光的吸收、折射率的錯(cuò)誤匹配、窗口層對(duì)光的吸收、背反電極吸收損失以及玻璃反射都會(huì)減少電池對(duì)光的吸收，因此提高電池的光吸收可從這幾個(gè)方面著手。
圖1 在織構(gòu)ZnO表面沉積單結(jié)微晶硅薄膜太陽能電池（本征層厚度為1微米）的QE、吸收1-Rcell以及影響電池吸收的因素
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