非晶硅电池的长处有哪些?
非晶硅电池具有如下长处：
(1)制作本钱低。这是因为：①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1μｍ左右，约为晶体硅电池的１／３００，可节约许多硅资料。②可直接堆积出薄膜，没有切片丢失。③可选用集成技能在电池制备进程中一次完结组件，工艺进程简略。④电池的ｐｉｎ结是在２００℃左右的温度下制作的，比晶体硅电池的８００～１０００℃的高温低得多，动力消耗小。⑤电池的单片面积可大到
０．７～１．０ｍ２，拼装便利，易于完成大规模出产。
?２ 动力消耗的收回期短。每平方米非晶硅电池的出产能耗仅为１００ｋＷ·ｈ左右，动力收回期仅为ｌ～１．５ａ，比晶体硅低得多。
?３ 发电量多。据测验，在相同条件下，非晶硅电池的发电量较单晶硅电池高８％左右，较多晶硅电池高１３％左右。
?４ 价格低。现在约比晶体硅电池的价格约低１／４～１／３。
影响非晶硅电池作为地上电源运用的最首要问题，是功率低、安稳性差。现在试验室功率已达１５％，但出产中电池组件的安稳功率仅为５．５％～７．５％。引起功率低、安稳性差的首要原因是光诱导衰变，即所谓的Ｓ－Ｗ效应。用氢稀释硅烷办法成长的ａ－Ｓｉ和ａ－ＳｉＧｅ薄膜能够按捺光诱导衰变，进步功率。运用双叠层、三叠层或多叠层结构能够添加光谱呼应，进步功率。但从工业化出产和地上电源运用的要求来看，问题还远未得到令人满意的处理，仍有许多作业要做。关于非晶硅电池的衰降问题，许多科研人员已进行多年的研讨试验，并还在持续进行着，首要内容有：①高质量本征非晶硅资料的研讨?包含晶化技能 ，削减光生亚稳态密度，进步安稳性。②高质量ｎ型和ｐ型非晶硅资料的研讨，改善薄膜完整性，进步掺杂功率，增强内建电场，进步电池的安稳性。③改善非晶硅电池内部界面，下降界面态，减小界面复合，进步输运功率、转化功率和电池的安稳性。④优质ａ－Ｓｉ：Ｇｅ合金资料的研讨，进一步完善双结、三结、多带隙非晶硅电池，进步功率和电池的安稳性。
?二 碲化镉(ＣｄＴｅ)系薄膜大阳能电池
这种电池系由ＣｄＴｅ、ＣｄＳ和其他Ⅱ－Ⅵ族化合物经过相对简略且本钱低的工艺堆积在衬底上经枯燥和烧结而成。现在试验室功率到达１６．５％，中试线功率到达１０％，已由试验室研讨阶段走向规模化工业出产。下一步的研制要点，是进一步下降本钱、进步功率并改善与完善出产工艺。该电池假如作为大规模出产与运用的光伏器材，最值得重视的是环境污染问题。Ｃｄ是重金属，有剧毒，Ｃｄ的化合物与Ｃｄ相同，也是有毒的。其首要影响，一是含有Ｃｄ的尘土经过呼吸道对人类和其他动物构成的损害；二是出产废水废物排放所构成的污染。因此，对破损的玻璃片上的Ｃｄ和Ｔｅ应去除并收回，对损坏和抛弃的组件应进行妥善处理，对出产中排放的废水、废物应进行契合环保规范的处理。
?三 硒铟铜(ＣＩＳ)系薄膜太阳能电池
ＣＩＳ薄膜是一种Ｉ－Ⅲ－Ⅵ族化合物半导体，具有黄铜矿、闪锌矿两个同素异形的晶体结构。掺入镓?Ｇａ 即构成为四元化合物。ＣＩＳ?硒铟铜 和ＣＩＧＳ?硒铟镓铜 的制备办法许多，归纳起来大致有物理办法和化学办法两种。经过多年的研制，ＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２电池组件的功率已达１１％，ＣｄＳ／ＣｕＩｎＧａＳｅ２电池组件的功率已达１８％，并已树立起了工业化出产线。该电池的首要长处是：具有较高的光吸收率，比非晶硅电池功率高，可达２０％左右；出产本钱低，仅为晶体硅电池的１／３～１／２。往后应在进步电池的安稳性和改善与完善工业化出产工艺技能等方面进一步展开研讨。这种电池能否成为能够广泛出产运用的光伏器材，最为要害的问题是铟的资源确保问题，因为国际铟的资源非常有限。一起，镉的污染问题也是应加重视的问题。
?四 多晶硅薄膜太阳能电池
多晶硅(ｐｏｌｙ－Ｓｉ)薄膜是由许多大小不等和具有不同晶面取向的小晶粒构成的。其晶粒尺度一般约在几十至几百ｎｍ级，大颗粒尺度可达μｍ级。高质量的半导体多晶硅薄膜的许多功能参数，都可用单晶硅?Ｃ－Ｓｉ 薄膜和非晶硅氢合金?ａ－Ｓｉ：Ｈ 薄膜的参数来替代。多晶硅薄膜在长波段具有高光敏性，对可见光能有用吸收，又具有与晶体硅相同的光照安稳性，因此被公以为是高效、低耗的理想光伏器材资料。
近年来制备ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜资料的工艺技能有很大展开。用ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜替代ａ－ＳｉＧｅ作为底部电池在进一步进步硅基薄膜太阳能电池功能方面显示出许多优势：①其带隙可做到１．１２ｅＶ，与ａ－Ｓｉ／ａ－ＳｉＧｅ／ａ－ＳｉＧｅ薄膜电池比较，ａ－Ｓｉ／ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜电池能吸收更小能量的太阳光子，具有更高的转化功率极限；②ｐｏｌｙ－Ｓｉ薄膜没有光致阑珊效应。理论核算标明，ａ－Ｓｉ／ｐｏｌｙ－Ｓｉ叠层电池的功率可达２８％。Ｋａｎｅｋａ公司规划的ＳＴＡＲ结构的多晶硅薄膜电池，功率已达１０．７％?＜５μｍ ，且无光致衰降现象；另一种ＳＯＩ结构的多晶硅薄膜电池?１０ｃｍ×ｌ０ｃｍ ，取得了高达１４．２２％的功率。Ｈ．Ｍｏｒｉｋａｗａ等更制备出了功率高达１６％的多晶硅薄膜电池。理论和实践均标明，多晶硅薄膜太阳能电池很有或许成为２１世纪最有出路的一种薄膜太阳能电池。
多晶硅薄膜电池既具有节约硅质料用量和简化硅片制作工艺的特色，又具有晶体硅电池转化功率高和安稳功能好的长处。它只要晶体硅电池厚度的３％左右。因此，要得到相同的转化功率，对薄膜资料的质量?少量载流子的分散长度 要求仅是对硅片要求的１／３０。在制作工艺上，多晶硅薄膜电池集电池和组件于一体，然后大大下降了出产本钱。
多晶硅薄膜可在６００℃以下的低温堆积，随后用激光加热晶化或固相结晶等办法构成。电池衬底可选用玻璃乃至塑料类的柔性资料。也能够直接在高温下成长构成多晶硅薄膜，成长温度大于１０００℃，硅的堆积速率约为５ｎｍ／ｍｉｎ。成长温度高就需求挑选耐高温衬底资料，现在一般选用低质量的硅、石墨或陶瓷资料。因为在高温下成长薄膜，取得的多晶硅薄膜具有较好的结晶性，晶粒尺度较大。低温制备多晶硅薄膜电池，一般选用ＣＶＤ办法。由低温堆积的薄膜，晶粒尺度较小，取得的电池功率不高。要取得１０％～１５％的功率，晶粒尺度须大于１００ｎｍ。高温制备多晶硅薄膜电池，一般选用液相外延、区熔再结晶?ＺＭＲ 及ＬＰＣＶＤ，ＡＰＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ等办法。先在耐高温衬底资料上成长厚度为１０～２０ｎｍ的多晶硅薄膜，再利用晶体硅电池惯例制备工艺进行ｐ－ｎ结及电极制备。美国Ａｓｔｒｏ Ｐｏｗｅｒ公司在耐高温衬底上制备的多晶硅薄膜电池功率已达１６％，并且以为经过下降多层减反射膜中氧化层的厚度到１００Ａ，并添加基体资料分散长度，电池功率可达１８％。
澳大利亚ＢＰ Ｓｏｌａｒ公司是国际闻名的从事多晶硅薄膜电池产业化开发的公司，现在中试线出产的电池组件功率已达８．５％，出产本钱约在１．９５美元／Ｗｐ，并正在出产ｌｍ２面积的组件。
多晶硅薄膜电池具有上述的功率高、功能安稳及本钱低的长处，是下降太阳能电池本钱的最有用的办法，但现在尚存在如下问题：①多晶硅薄膜低温堆积，质量差，薄膜晶粒尺度小，电池功率低。②多晶硅薄膜高温堆积，能耗高，尚短少适于成长优质多晶硅薄膜的廉价而优秀的衬底资料。因此往后应侧重研制如下问题：①大面积、大晶粒薄膜的成长技能；②进一步进步薄膜的成长速率；③薄膜缺点的操控技能；④优质、价廉衬底资料的研制；⑤电池优秀规划、外表结构技能及背反射技能等的研讨。
三、关于超高效太阳能电池的研讨探究
太阳辐射能转化成电能的卡诺循功率可达９５％，而现在太阳能电池理论功率的上限仅为３３％，这说明太阳能电池的光电转化功率还有很大潜力。研讨标明，构成太阳能电池能量丢失的首要因素有：①第一位的丢失是热丢失，光生载流子对能很快地将能带剩余的能量以热的方式丢失掉。②另一首要丢失是电子－空穴对引起的。③还有一部分能量是由ｐ－ｎ结和触摸电压丢失引起的。为削减热丢失，可设法让经过电池的光子能量刚好大于能带能量，使光子的能量激宣布的光生载流子无剩余的能量可丢失。为削减电子－空穴结合所构成的丢失，可设法延伸光生载流子寿数，这可经过消除不必要的缺点来完成。削减ｐ－ｎ结的触摸电压丢失，可经过集合太阳光以加大光子密度的办法来完成。
根据以上剖析，为进一步进步太阳能电池的光电转化功率，澳大利亚和美国别离提出了第三代太阳能电池的概念进行研讨探究。现在由马丁·格林教授领导的新南威尔士大学第三代太阳能电池研讨中心，正积极展开超高效?＞５０％ 太阳能电池的理论研讨作业和科学试验作业。研讨的要点是怎么充沛搜集由价带跃迁到高层导带的载流子。现在研讨试验的电池首要有超晶格电池、“热载流子”电池、新式“叠层”电池和“热光伏”电池等。
此外，将纳米等新资料运用于新式光伏器材的研讨开发，近年来引起科研人员的重视，展开了一些研讨探究，以为是很有期望的研制方向。
