太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能等都來源于太陽能。太陽能電池是是一種通過光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，是利用太陽能的一種重要形式。

目前，人們根據(jù)所選用的半導(dǎo)體材料將太陽能電池應(yīng)用技術(shù)分為晶硅和薄膜兩大類。晶硅太陽能電池在現(xiàn)階段的大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其成本過高，限制了其發(fā)展。相比晶硅等其它太陽能電池，薄膜太陽能電池具有生產(chǎn)成本低、原材料消耗少、弱光性能優(yōu)良等優(yōu)勢。隨著世界能源緊缺，薄膜太陽能電池作為一種光電功能薄膜，可以有效地解決能源短缺問題，而且無污染，還可以實現(xiàn)光伏建筑一體化，易于大面積推廣。

非晶硅薄膜太陽能電池

非晶硅薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率較低，實驗室轉(zhuǎn)換效率只有13％，但工藝成熟、成本較晶硅低廉、制備方便，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

非晶硅薄膜太陽能電池通常為疊層結(jié)構(gòu)，玻璃基板上沉積了透明導(dǎo)電膜（transparentconductiveoxide，TCO）層、非晶硅層（a—Si層）和背電極層（Al／ZnO層）3層薄膜，其中非晶硅層通過磁控濺射法沉積。

相關(guān)于單晶硅太陽能電池，非晶硅薄膜是一種極有希望大幅度降低太陽電池成本的材料。非晶硅薄膜太陽能電池具有諸多優(yōu)點使之成為一種優(yōu)良的光電薄膜光伏器件。（1）非晶硅的光吸收系數(shù)大，因而作為太陽能電池時，薄膜所需厚度相對其他材料如砷化鎵時，要小得多；（2）相關(guān)于單晶硅，非晶硅薄膜太陽能電池制造工藝簡單，制造過程能量消耗少；（3）可實現(xiàn)大面積化及持續(xù)的生產(chǎn)；（4）可以采用玻璃或不銹鋼等材料作為襯底，因而容易降低成本；（5）可以做成疊層結(jié)構(gòu)，提高效率。

但同時非晶硅薄膜太陽能電池仍存在一些要解決的問題。（1）由于Staebler-Wronski效應(yīng)的存在，使得非晶硅薄膜太陽能電池在太陽光下長時間照射會出現(xiàn)效率的衰減，從而導(dǎo)致整個電池效率的降低；（2）沉積速率低，影響非晶硅薄膜太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)；（3）后續(xù)加工困難，如Ag電極的處理問題；（4）在薄膜沉積過程中存在大量的雜質(zhì)，如O2、N2、C等，影響薄膜的質(zhì)量和電池的穩(wěn)定性。

非晶硅薄膜太陽能電池的下一步研究重要有以下幾個方向：其一是采用優(yōu)質(zhì)的底電池i層材料；其二朝疊層結(jié)構(gòu)電池發(fā)展；第三是在保證效率的條件下，開發(fā)生產(chǎn)疊層型非晶硅太陽電池模塊技術(shù)；最后使用便宜封裝材料以降低成本。

多晶硅薄膜太陽能電池

poly-Si薄膜電池既具有晶體硅電池的高效、穩(wěn)定、無毒、材料資源豐富，又具有薄膜電池的材料省、成本低的優(yōu)點，它在長波段具有高光敏性，對可見光能有效吸收，且具有與晶體硅相同的光照穩(wěn)定性，同時材料制備工藝相對簡單，poly-Si薄膜電池技術(shù)有望使太陽電池組件的成本得到更大程度的降低，從而使得光伏發(fā)電的成本能夠與常規(guī)能源相競爭。

限制太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的因素很多，提高吸光率和減少載流子復(fù)合是提高轉(zhuǎn)換效率最重要的2種方法。

眾所周知，吸光率越大，電池轉(zhuǎn)換效率越高，短路電流密度．，筻也越大。si對可見光的光學(xué)吸收長度約為150um。由此可見，傳統(tǒng)單晶與非晶硅太陽能電池的厚度為200um左右，有利于充分吸收太陽光能量。按照國際認定的標(biāo)準，新一代薄膜太陽能電池的厚度應(yīng)在50um以下。這意味著必須使較長波段的光在薄膜的上下表面間來回反射，以新增其光程，達到提高吸光率的目的。要使吸光率A（λ）在寬譜帶范圍內(nèi)達到高值，可以采取以下2種方法。

第一種方法是使薄膜電池上表面反射系數(shù)Rf接近于0。為此，通常采用由ZnS、MgF、TiO2和Si構(gòu)成的單層或多層減反膜。第二種方法是使薄膜電池背面的反射系數(shù)Rb接近理想的100％，通常用在基片上蒸鍍金屬膜作為反射層的方法新增電池背面的反射系數(shù)。

無論體晶硅還是薄膜硅太陽能電池，其內(nèi)部的載流子復(fù)合都是不可防止的。在si薄膜太陽能電池中，大量的載流子復(fù)合發(fā)生在雜質(zhì)中心、表面、界面和晶界處L2J在多晶硅薄膜和微晶硅薄膜中，晶界處會有晶界復(fù)合。為了減少這些復(fù)合。應(yīng)盡可能減少薄膜中不要的雜質(zhì)，增大多晶硅和微晶硅薄膜中的晶粒尺寸等。

CIGS薄膜太陽能電池

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池是第三代太陽能電池的首選，并且是單位重量輸出功率最高的太陽能電池。所謂第三代太陽能電池就是高效/低成本/可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的銅銦鎵硒（CIGS）等化合物薄膜太陽能電池。

CIGS具有非常優(yōu)良的抗干擾、耐輻射能力，因而沒有光輻射引致性能衰退效應(yīng)，使用壽命長。CIGS是直接帶隙的半導(dǎo)體材料，因此電池中所需的CIGS薄膜厚度很?。ㄒ话阍?um左右）。它的吸收系數(shù)非常高達10-5cm-1，同時還具有很好的非常大范圍的太陽光譜的響應(yīng)特性。通過調(diào)節(jié)Ga/（In+Ga）可以改變CIGS的帶隙，調(diào)節(jié)范圍為1.04eV~1.72eV。CIGS系電池可以很方便地做成多結(jié)系統(tǒng)，在四個結(jié)的情況下，從光線入射方向按禁帶寬度由大到小順序排列，太陽能電池的理論轉(zhuǎn)換效率極限可以超過50%。

CIGS薄膜在高于500℃的溫度下沉積在涂有Mo的玻璃襯底上，并且與通過化學(xué)沉積形成的CdS層，組成CdS／CIGS異質(zhì)結(jié)太陽能電池。以摻鎵的CIS（CIGS）和以CdS為緩沖層制成的太陽能電池效率已高達21．5％。

目前大多數(shù)CIGS電池組件都含有CdS緩沖層，但使用CdS緩沖層也存在一些缺點。從恢復(fù)短波光生電流的觀點來看，應(yīng)該使用禁帶寬度更寬的緩沖層，從環(huán)境的觀點來看，鎘的毒性將對環(huán)境出現(xiàn)負面影響。因此近年來研究使用的緩沖層材料有ZnS、In2S3、ZnSe、ZnO、SnO2、ZnIn2Se等，以取代CdS作為緩沖層，實現(xiàn)制備綠色無鎘高效CIGS薄膜太陽電池，同時為了節(jié)約原材料和能源，還應(yīng)該考慮盡可能地減小薄膜厚度。

有機薄膜太陽能電池

有機薄膜太陽能電池重要有：單層結(jié)構(gòu)的肖特基電池、雙層p-n異質(zhì)結(jié)電池以及p型和n型半導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)的體相異質(zhì)結(jié)電池。目前認為有機薄膜太陽能電池的用途過程分為3個步驟：光激發(fā)出現(xiàn)激子、激子在給體／受體（D／A）界面的分裂、電子和空穴的漂移及其在各自電極的收集。有機薄膜太陽能電池具有材料潛在的低價格、加工容易、可大面積成膜、分子及薄膜性質(zhì)可設(shè)計性、質(zhì)輕、柔性等顯著優(yōu)點，但目前有機薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率很低、穩(wěn)定性差，只有將光電轉(zhuǎn)換效率提高到5％以上才可能大規(guī)模應(yīng)用。

綜上所述，薄膜太陽能電池因為低成本、低材料消耗、不斷提高的轉(zhuǎn)換效率，在未來光伏電池技術(shù)發(fā)展中占有越來越重要的位置，很多研究人員都在致力于薄膜太陽能的研究和開發(fā)。不同類型的薄膜太陽能電池具備各自的優(yōu)缺點。a-Si薄膜太陽能電池成本較單晶Si太陽能電池低，但由于存在光致衰退效應(yīng)，目前很難發(fā)展為具有穩(wěn)定高效率的太陽能電池。而poly-Si薄膜太陽能電池兼具單晶Si和a-Si的優(yōu)點，制備工藝相對簡單，適合產(chǎn)業(yè)化大面積生產(chǎn)。CIGS薄膜太陽能電池效率較高，性能優(yōu)越，建議科研工作者給予更多的關(guān)注。有機薄膜太陽能電池關(guān)于實現(xiàn)低能耗、低成本、無污染具有重要的意義，但轉(zhuǎn)換效率低、長期穩(wěn)定性差，想實現(xiàn)商用要較長的研究過程。可以設(shè)想在不久的將來，隨著科研工作的不斷深入，薄膜太陽能電池目前面對的問題將逐一得到解決，性能將不斷得到改善和提高，從而滿足未來消費者關(guān)于能源的迫切需求。