非晶硅薄膜太阳能电池基础知识
一、优点：
1.光谱特性好（弱光性好、光谱吸收范围宽）
2.温度特性好（温度上升时电池效率下降很小）
3.成本能耗低（硅用量少:2um、生产温度底：200度）
4.生产效率高（连续，大面积，自动化生产）
5.使用方便（重量轻,厚度薄.可弯曲,易携带）
6.无毒无污染、美观大方
缺点：
二、非晶硅薄膜太阳能电池的四个效应：
1.光电效应
2.光致衰退效应（薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而
使薄膜的使用性能下降,简称为S-W效应）
3.边缘效应（边缘效率比中心效率低）
4.面积效应（面积越大，效率越低）
三、结构
1.一般结构
2.非晶\微晶硅叠层结构
衬底：玻璃、不锈钢、特种塑料
TOC ：透明导电氧化膜（要求：透光性>80%、表面绒面度12~15% 面电阻R 9~13 Ω ）
四、原理
非晶硅太阳电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。
当太阳光照射到电池上时，电池吸收光层（i 层）能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场Vb 的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P 边，电子漂移到N 边，形成光生电动势VL, VL 与内建电势Vb 相反，当VL = Vb 时，达到平衡; IL = 0, VL 达到最大值，称之为开路电压Voc ; 当外电路接通时，则形成最大光电流，称之为短路电流Isc ，此时VL= 0;当外电路加入负载时，则维持某一光电压VL 和光电流IL 。
其I--V 特性曲线见图
3
SiO2(20~40nm)
TCO(700~1000nm) a-si(~300nm) SiO2(100nm) μc-Si (~1.7μm ) AZO (~100nm) Ag (130~200nm)
五、非晶硅薄膜太阳能电池制备
图5是非晶硅太阳能电池制备方法示意图，把硅烷(SiH4)等原料气体导入真空度保持在10—1000Pa的反应室中，由于射频(RF)电场的作用,产生辉光放电，原料气体被分解，在玻璃或者不锈钢等衬底上形成非晶硅薄膜材料。
此时如果原料气体中混入硅烷(B2H6)即能生成P型非晶硅,混入磷烷(PH3)即能生成N型非晶硅。
仅仅用变换原料气体的方法就可生成pin结，做成电池。
为了得到重复性好、性能良好的太阳电池，避免反应室内壁和电极上残存的杂质掺入到电池中，一般都利用隔离的连续等离子反应制造装置，即p,i,n各层分别在专用的反应室内沉积。
六、太阳能电池分类（按材料分）
1.硅太阳能电池、
（1）单晶硅
单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。
在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。
在大规模应用和工业生产中仍占据主导
地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，
发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。
（2）多晶硅薄膜
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。
因此，多晶
硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。
（3）非晶硅薄膜
非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。
但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响
了它的实际应用。
如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶
硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
（4）非晶\微晶硅叠层薄膜
2.多元化合物薄膜太阳能电池、
多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。
砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。
但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普及。
铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。
具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。
唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。
3.聚合物多层修饰电极型太阳能电池、
以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。
由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。
但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。
能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。
4.纳米晶太阳能电池、
纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。
其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到2O年以上。
但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。
5.有机太阳能电池
有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。
大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。
如今量产的太阳能电池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它无机材料制成的。
七、薄膜太阳电池的重要参数。
1.Pm：在标准环境下的输出功率，等于Vm*Im
2.Voc：为电池片在不带任何负载下的电压
3.Isc：为电池片正负极短路条件的电流
4.Vm：为最大输出功率时对应的电压
5.Im：为最大输出功率时对应的电流
6.FF：为Pm/(Voc*Isc)
7.Rs：表征电池内部的串联电阻
8.Rsh：表征电池元之间的并联电阻
八、标准环境
1.光强：光功率密度为1000W/m2
2.光谱特征：AM1.5
3.环境温度：25℃
九、有关计算
1.组件效率Eff计算
Eff =Pm/（1000W/m2×组件面积)
例如公司电池片输出功率为480W，面积为5.7m2 ，
则效率η=480/(1000*5.7)=8.42%
十、常用单位
微米1um＝10-6 m（米）
纳米1nm＝10-9 m（米）
埃米1Å ＝10-10 m（米）
赫兹1Hz＝1/T （T为周期，T的单位为秒）
兆瓦1MW=1000KW=106W
真空单位
1Torr=1000mtorr=133Pa
1bar＝1000mbar≈1atm=1.03*105 Pa 1mtorr=0.133Pa
1hpa=100Pa=1mbar。