簡介
非晶矽薄膜電池是一種以非晶矽化合物為基本組成的薄膜太陽能電池。
非晶矽薄膜電池按照材料的不同，當前矽太陽能電池可分為三類：單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。
非晶矽電池特點
非晶矽太陽能電池作為一種新型太陽能電池,其原材料來源廣泛、生產成本低、便於大規模生產,因而具有廣闊的市場前景。它具有較高的光吸收係數,在0.4~0.75μm的可見光波段,其吸收係數比單晶矽要高出一個數量級,比單晶矽對太陽能輻射的吸收率要高40倍左右,用很薄的非晶矽膜(約1μm厚)就能吸收約80%有用的太陽能,且暗電導很低,在實際使用中對低光強光有較好的適應,特別適用於製作室內用的微低功耗電源,這些都是非晶矽材料最重要的特點,也是它能夠成為低價太陽能電池的重要因素。
非晶矽薄膜電池由於沒有晶體矽所需要的周期性原子排列要求,可以不考慮製備晶體所必須考慮的材料與襯底間的晶格失配問題,在較低的溫度(200℃左右)下可直接沉積在玻璃、不鏽鋼、塑膠膜和陶瓷等廉價襯底材料上,工藝簡單,單片電池面積大,便於工業化大規模生產,同時亦能減少能量回收時間,降低生產成本。
另外,非晶矽的禁頻寬度比單晶矽大,隨製備條件的不同約在1.5~2.0eV的範圍內變化,這樣製成的非晶矽太陽能電池的開路電壓高,同時,還適合在柔性的襯底上製作輕型的太陽能電池,可做成半透明的電池組件,直接用做幕牆和天窗玻璃,從而實現光伏發電和建築房屋一體化。總之,非晶矽薄膜電池具有生產成本低、能量回收時間短、適於大批量生產、弱光回響好以及易實現與建築相結合、適用範圍廣等優點。
獨特的技術優勢
生產成本低
由於反應溫度低，可在200℃左右的溫度下製造，因此可以在玻璃、不鏽鋼板、陶瓷板、柔性塑膠片上澱積薄膜，易於大面積化生產，成本較低。單節非晶矽薄膜太陽能電池的生產成本目前可降到1.2美元/Wp。疊層非晶矽薄膜電池的成本可降至1美元/Wp以下。能量返回期短
轉換效率為6%的非晶矽太陽能電池，其生產用電約1.9度電/瓦，由它發電後返回上述能量的時間僅為1.5-2年。[1]適於大批量生產
非晶矽材料是由氣相澱積形成的，目前已被普遍採用的方法是等離子增強型化學氣相澱積(PECVD)法。此種製作工藝可以連續在多個真空澱積室完成，從而實現大批量生產。採用玻璃基板的非晶矽太陽能電池，其主要工序（PECVD）與TFT-LCD陣列生產相似，生產方式均具有自動化程度高、生產效率高的特點。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。
高溫性能好
當太陽能電池工作溫度高於標準測試溫度25℃時，其最佳輸出功率會有所下降；非晶矽太陽能電池受溫度的影響比晶體矽太陽能電池要小得多。弱光回響好，充電效率高
非晶矽材料的吸收係數在整個可見光範圍內，在實際使用中對低光強光有較好的適應。非晶矽薄膜太陽電池生產線及製造流程
非晶矽薄膜太陽電池的生產線主要包括如下設備：導電玻璃磨邊設備，導電玻璃清洗設備，大型非晶矽薄膜PECVD生產設備（包括輔助設備），紅外雷射、綠雷射刻線設備，大型磁控濺射生產設備，組件測試設備。對非晶矽半導體膜系的真空PECVD製備從膜系設計到工藝過程控制的要求是非常嚴格的。當前小面積電池的實驗室製備已達到接近15%的光電轉換效率，而工藝生產的大面積組件在大多數生產線上還未達到認證效率6%。理論上大面積組件的極限是小面積器件的85-90%，小面積器件與組件的光電準換效率的差距體現了一條生產線的技術水平。
國際上少數非晶矽生產線已製備出認證效率8%以上的組件，由於幾乎所有其他類型的光伏組件（包括當前熱議的微晶矽薄膜電池）在實際運行高溫情況與陰天低照度下性能不佳的問題而唯獨非晶矽組件在這些實際運行條件下表現優秀的性能，所以其它類型的大面積薄膜電池的低成本規模製造出認證光電轉換效率超過12%的組件以前，即使在規模發電套用，非晶矽光伏組件以其最低的製造成本，適中的，並不像誤傳的那么差的光電轉換效率，是無法被淘汰的，且不說美麗的半透明組件以及可以彎曲，質量輕又不易破碎的柔性組件等只有非晶矽具備的優越性能的套用了。
市場前景
與建築相配合,建造太陽能房
非晶矽太陽能電池可以製成半透明的，如作為建築的一部分，白天既能發電又能使部分光線透過玻璃進入室內，為室內提供十分柔和的照明(紫外線被濾掉)能擋風雨，又能發電;美國，歐洲和日本的太陽能電池廠家已生產這種非晶矽瓦。由於非晶矽太陽能電池的技術優勢，同樣功率的非晶矽太陽能燈具，其照明時間要比晶體矽太陽能路燈的照明時間長20%，而其成本每瓦要低約10元人民幣。上海尤利卡公司於2003年-2005年已為松江區的太陽能路燈提供了400多個非晶矽太陽能路燈電源，其冬天的發電效果明顯優於晶體矽。
非晶矽薄膜電池與建築結合由於非晶矽太陽能電池在室內弱光下也能發電，已被廣泛用於太陽能鍾，太陽能手錶，太陽能顯示牌等不直接受光照等場合下。
在整個太陽能電池家族中，非晶矽薄膜太陽能電池因為其技術和套用方面的優勢，正在獲得爆發性增長。2007年行業增速約120%，預計未來3年內年均增速高達100%。
業內之前曾對非晶矽薄膜太陽能電池持有疑慮，主要原因在於其電池轉化效率較低（5%-9%），而且衰減特別快，使用壽命只有有限的2-3年。而隨著技術的進步，目前主流的非晶矽薄膜電池使用壽命已在10年以上。這使得非晶矽薄膜電池成為目前最被看好的薄膜電池技術之一。
目前,一半以上薄膜太陽能電池公司採用非晶矽薄膜技術,預計幾年內,非晶矽薄膜在未來薄膜太陽能電池中將占據主要份額。但光電轉換效率低和光致衰退效應是當前非晶矽薄膜電池存在的兩大主要問題,為提高效率和穩定性人們在新器件結構、新材料、新工藝和新技術等方面需要加強探索。
如在電池結構方面採取疊層式和集成式;在透明導電膜反方面採用不僅具有電阻率低而且具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗輻射效果的透明導電薄膜代替目前的ITO、ZnO、ZnO:Al等導電膜;在視窗層材料方面探索新型的寬光學帶隙和低電阻材料的視窗層材料,如非晶矽碳、非晶矽氧、微晶矽、微晶矽碳等;在非晶矽薄膜製備技術方面可以改進RF-PECVD、超高真空PECVD技術、甚高頻(VHF)PECVD技術和微波PECVD等技術,延長薄膜光子壽命、提高載流子輸運能力和薄膜的電子性能以及穩定性等;在界面處理方面可以採取如氫鈍化技術以及插入緩衝層減少界面複合損失,提高電池短路電流和開路電壓。儘管目前效率低性能不穩定是阻礙非晶矽薄膜太陽能電池大規模工業化生產的主要障礙,然而最佳化非晶矽薄膜電池的各種技術都還是切實可行的,隨著科技的進一步發展,非晶矽薄膜太陽能電池將會得到大規模化套用。
