假如你运用过太阳能计算器，你就知道太阳能电池是依据薄膜技能的。明显，计算器中的太阳能电池不大也不粗笨，大多数只要2.5厘米长，0.6厘米宽，厚度很薄。薄膜太阳能电池这个姓名便是依据其厚度特征界说出来的。硅晶太阳能电池有350微米左右厚的吸光层，可是薄膜太阳能电池的吸光层只要1微米厚。1微米也便是1米的百万分之一。
薄膜太阳能电池的出产者们开端削减吸光资料的层数，比方基体上的半导体、涂层玻璃等。用作半导体的资料不需求很厚，因为它们吸收太阳能十分高效。所以，薄膜太阳能电池轻质、经用、简略。
依据所用半导体的类型，薄膜太阳能电池首要有以下三类：非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒。非晶硅是传统硅晶太阳能电池的改进版，那么非晶硅的概念就很好理解了，它们被广泛应用于太阳能电子器材中，可对错晶硅也存在着一些缺点和缺乏。
非晶硅太阳能电池最大的问题之一便是其半导体所用的资料，硅在市场上并不简单找到，往往是供小于求；而非晶硅的功率又不够高。因而，这种电池正阅历着明显的衰败。更薄的非晶硅电池战胜了这一缺点，可是厚度减小后的电池吸收光能的功率更低了。综上所述，硅的特性使得非晶硅电池适用于小尺度器材，比方说计算器，但不适用于大尺度器材，比方靠太阳能供电的建筑物。
无硅薄膜光电技能的杰出开展开端战胜非晶硅存在的问题。接下来，咱们将讨论碲化镉电池和铜铟镓硒电池。
薄膜太阳能电池的结构
因为太阳能电池的功用和结构是密切相关的，所以咱们仍是有必要回忆一下它的作业原理。薄膜太阳能电池背面的根底科学知识与传统的硅晶电池仍是相同的。
光电转化电池需求依赖于半导体。半导体以纯物质存在时是绝缘体，可是被加热或和其他资料结合时便能够导电。当半导体资料被混合或掺杂磷后，就有了额定的自由电子，这便是咱们所熟知的N型半导体。当半导体以其他资料掺杂（如硼），就有了额定的空位能够接纳电子，这便是P型半导体。
薄膜太阳能电池通过一层膜将N型半导体和P型半导体连接起来，这便是连接面。即便在没有光的情况下，少数的电子能够从N型半导体穿过连接面抵达P型半导体，发生一个小电压。在有光的条件下，光子能够击出许多的电子，这些电子流过连接面构成电流。此电流能够为用电设备供能，从白炽灯到手机充电器。
传统的太阳能电池在P型半导体和N型半导体中参加硅，而最新一代的薄膜太阳能电池运用碲化镉或铜铟镓硒薄层代替硅。Nanosolar公司现已开发出了一种新工艺将铜铟镓硒资料制成含油墨的纳米粒。一个纳米粒是指至少在一维上的尺度小于1纳米的粒子。以纳米粒子的方式存在，铜铟镓硒四种元素在均匀分配体系中进行自安装，以保证这四种元素的份额永远是正确的。
下面将对组成两种非硅薄膜太阳能电池的膜层进行阐明。值得注意的是，铜铟镓硒太阳能电池有两种根本的外形。玻璃态的电池需求用钼制作正电极，可是在箔条状电池中不需求钼薄层，因为箔条能够作为电极。氧化锌薄膜在铜铟镓硒电池中扮演另一电极的人物。在正负电极之间刺进的是半导体资料和硫化镉，这两个薄层扮演了N型半导体和P型半导体的人物，用于传到电极之间发生的电流。
碲化镉电池和铜铟镓硒电池有着类似的结构。它的一个电极由一层渗了铜的碳胶制成，另以电极由氧化锡或锡酸镉制成。所用的半导体是碲化镉，和硫化镉一同扮演了N型半导体和P型半导体的人物。
那么薄膜太阳能电池的功率与传统太阳能电池比较方何呢？从理论上而言，硅晶太阳能电池的最大转化功率是50%，也便是有一半能量能够转化为电能。实际上，硅晶太阳能电池一般只能到达15%到25%的转化功率。薄膜太阳能电池对传统电池很有竞争力，因为碲化镉电池的功率现已超过了15%，而铜铟镓硒电池的转化功率现已到达了20%。
因为在薄膜太阳能电池中运用了镉，所以人们忧虑这会不会引起健康问题。镉是一种剧毒成分，像汞相同，也能够沿食物链堆集，这是任何一项技能想成为绿色革命所不可避免的缺点。国家可再生能源实验室和一些其他的组织公司正在研发无镉薄膜太阳能电池，这些无镉技能都想要证明它们与含镉电池相同高效。
薄膜太阳能电池组件的制备流程
首要需求清晰薄膜太阳能电池的规模，第一代太阳能电池是单晶和多晶硅电池，第二代太阳能电池选用了吸光系数大的资料，电池厚度不必太厚也满足吸收太阳光，因而称为薄膜太阳能电池。依据吸光资料的不同，常见的薄膜太阳能电池分类有：碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、染料敏化（DSSC）和有机聚合物（OPV）太阳能电池等。各个品种的电池现在还在研讨降低本钱的制备工艺，因而每类电池的制备办法也不是仅有的，下面挑选一些有组件出产的技能做介绍：
（1）碲化镉（CdTe）太阳能电池
碲化镉太阳能电池的首要出产商是美国的First Solar公司。电池的典型结构如下图所示：
从玻璃开端，SnO2CdSnO4是通明导电层（TCO）用溅射办法制备；CdS是缓冲层用化学浴堆积（CBD）；首要部分CdTe吸光层用近空间提高（close spaced sublimaTIon-CSS）办法堆积的，也便是加热提高然后堆积到基板上；最终的碳电极是刷上去的。此外电池还需求通过一些热处理。
（2）铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池
选用铜铟镓硒太阳能电池技能代表性的公司有美国的Global Solar Energy，日本的Honda Soltec和昭和石油Showa Shell等等。电池结构如下图：
从玻璃开端，Mo是磁控溅射的；CIGS是吸光层有几种制备工艺，常见的有a）共蒸发法（co-evaporaTIon）便是把几种元素Cu、In、Ga、Se蒸发到基板上，德国公司和NREL用这种办法较多，b）油墨法，运用化学法制备CIGS的纳米晶然后涣散在溶剂里像油墨相同印刷在基板上，美国的Nano Solar用的便是这个技能，c）金属硒化法，将铜铟镓金属溅射或电镀成金属膜，然后和Se蒸汽或H2Se反响，Honda soltec和昭和石油运用的是这一办法；接下来的CdS也是化学浴堆积（CBD）；ZnO和Ag都能够用溅射的办法制备。
（3）染料敏化太阳能电池（DSSC）
这种电池在实验室研讨的许多，但因为稳定性和封装的问题组件出产的还不是许多，比较有代表性的公司是英国的G24i， 因为出产组件还比较少，详细的制备流程就不介绍了，电池结构是这样的：
（4）有机聚合物太阳能电池（OPV）
聚合物太阳能电池也是实验室研讨的多，商业组件比较少的一类薄膜太阳能电池，有组件的公司如同有一个美国公司Konarka，电池结构常见是下面这样的：
有机太阳电池也有正向和反向（inverted）两种结构，上图便是反向的，这儿面的每一层都能够用溶液印刷的办法来做，因而OPV是制备技能本钱较低的，只需求像印刷报纸相同卷对卷（roll to roll）印刷就能够了。可是因为OPV功率较低，资料的稳定性差，封装资料贵重，暂时还没有取得太大的市场份额。
很多出产薄膜太阳能电池的公司最近都关闭或许转行了，首要是近些年天朝的硅电池价格下降揉捏了他们的生存空间，薄膜太阳能电池在组件上大规模推行仍是有难度。下面这张图里有太阳能电池的功率开展前史，假如对详细的制备流程感兴趣能够查询相关公司或许研讨组织的信息。
