太陽薄膜電池有質量小、厚度極薄、可彎曲等優點。當前工業化製作太陽能薄膜電池的材料主要有：碲化鎘、銅銦鎵硒、非晶體矽、砷化鎵等。
基本介紹
- 中文名：太陽能薄膜電池
- 優點：質量小、厚度薄
- 缺點：易潮解，衰減約30%
簡介,定義,製造工藝簡易比較,效率比較,生產量,產業發展,
簡介
薄膜太陽電池的主要優點有：質量小、厚度極薄（幾個微米）、可彎曲、製造工藝簡單等。.
傳統晶體矽太陽電池由於由矽組成,電池主要部分易碎,易產生隱形裂紋,大多有一層鋼化玻璃作為防護,造成重量大,攜帶不便,抗震能力差,造價高,效率或多或少降低.
薄膜太陽電池克服了上述缺點,前些年由於技術落後，薄膜太陽電池的光電轉化效率並沒有傳統晶體矽電池轉化效率高。薄膜太陽電池的轉化效率之提升是太陽能科技界正在不斷研究的主方向。截止2015年年中，實驗室中碲化鎘薄膜太陽電池的光電轉化效率已達21.5%。First Solar公司是全球最大的碲化鎘太陽能電池組件生廠商，其計畫在2015年內實現相關組件的效率達到16%。目前，銅銦鎵硒薄膜太陽電池的效率也超過21%，相關組件的效率也將達到15%。
當前已經實現商業化的薄膜太陽電池主要有:碲化鎘薄膜太陽電池、銅銦鎵硒薄膜太陽電池、 非晶體矽薄膜太陽電池。
主要缺點：
易潮解：薄膜材料的生長機制決定薄膜太陽電池易潮解，故封裝時要求封裝薄膜太陽電池的含氟材料阻水性需比晶體矽電池的材料強9倍左右。
光致衰減性：衰減約30%。
定義
非晶矽(a-Si)太陽電池是在玻璃(glass)襯底上沉積透明導電膜(TCO)，然後依次用電漿反應沉積p型、i型、n型三層a-Si，接著再蒸鍍金屬電極鋁(Al).光從玻璃面入射，電池電流從透明導電膜和鋁引出，其結構可表示為glass/TCO/pin/Al，還可以用不鏽鋼片、塑膠等作襯底。矽材料是太陽電池的主導材料，在成品太陽電池成本份額中，矽材料占了將近40%，而非晶矽太陽電池的厚度不到1μm，不足晶體矽太陽電池厚度的1/100，這就大大降低了製造成本，又由於非晶矽太陽電池的製造溫度很低(～200℃)、易於實現大面積等優點，使其在薄膜太陽電池中占據首要地位，在製造方法方面有電子迴旋共振法、光化學氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺謝法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由於其低溫過程(～200℃)，易於實現大面積和大批量連續生產，現成為國際公認的成熟技術。在材料研究方面，先後研究了a-SiC視窗層、梯度界面層、μC-SiC p層等，明顯改善了電池的短波光譜回響.這是由於a-Si太陽電池光生載流子的生成主要在i層，入射光到達i層之前部分被p層吸收，對發電是無效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更寬的光學帶隙，因此減少了對光的吸收，使到達i層的光增加；加之梯度界面層的採用，改善了a-SiC/a-Si異質結界面光電子的輸運特性.在增加長波回響方面，採用了絨面TCO膜、絨面多層背反射電極(ZnO/Ag/Al)和多帶隙疊層結構，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al結構.絨面TCO膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失，並增加了光在i層的傳播路程，從而增加了光在i層的吸收.多帶隙結構中，i層的帶隙寬度從光入射方向開始依次減小，以便分段吸收太陽光，達到拓寬光譜回響、提高轉換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還採用了漸變帶隙設計、隧道結中的微晶化摻雜層等，以改善載流子收集。
製造工藝簡易比較
傳統晶體矽電池：加熱融化無規則晶體矽塊→生成原子排列有序的矽錠→切割成四方形薄片。
需經過多次高溫過程，耗能大。
薄膜太陽電池：在襯底上（一般用玻璃）使用鍍膜技術直接製成。
簡易，成本低。
效率比較
光電轉化效率\種類 | 碲化鎘 | 銅銦鎵硒 | 非晶體矽單結電池 | 晶體矽 | 高效晶體矽 | 非晶矽與微晶矽疊層 |
η | 13%—14% | 14% | 7% | 15%—16% | 17%—19% | 10% |
*表中數據為已得到套用的薄膜太陽電池的效率，與實驗室中最新研究成果有出入。
生產量
截止2013年，全球範圍內，生產碲化鎘薄膜太陽電池1660MW，銅銦鎵硒薄膜太陽電池1500MW,非晶矽薄膜太陽電池500MW。
產業發展
薄膜太陽能電池雖然在20世紀80年代就已出現，但由於早期科學技術相對落後致其光電轉換效率低，加之衰減率（光致衰退率）較高等問題，早年未引起業界（主要是套用領域）的足夠關注。統計數據顯示，2013年薄膜太陽電池的市場份額約為1.1%。但隨著學界技術的不斷進步，薄膜太陽電池光電轉換效率得到迅速提高。目前實驗室數據顯示，已有種類的薄膜太陽能電池光電轉換效率已經逼近甚至部分超過傳統的晶體矽太陽電池。其用料少、工藝簡單、能耗低，成本低等因素使其具有一定優勢，越來越被業界所接受。因此,薄膜太陽能電池產業得到較快發展。相信隨著國家在新能源領域的投入加大以及社會可持續發展的需要，薄膜太陽電池會得到更加廣泛的套用。
