太陽能電池用多晶硅薄膜的制備研究

太陽能電池用多晶硅薄膜的制備研究一、本文概述隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益加強(qiáng)，太陽能作為一種清潔、可再生的能源，其重要性日益凸顯。在太陽能電池技術(shù)中，多晶硅薄膜因其較高的光電轉(zhuǎn)換效率和相對(duì)較低的成本，成為研究的熱點(diǎn)。本文旨在探討多晶硅薄膜的制備技術(shù)及其在太陽能電池中的應(yīng)用，通過深入研究其制備過程，優(yōu)化工藝參數(shù)，以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。本文首先概述了太陽能電池的基本原理和發(fā)展歷程，重點(diǎn)介紹了多晶硅薄膜太陽能電池的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。隨后，詳細(xì)闡述了多晶硅薄膜的制備方法，包括化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、溶液法等，并分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)化了多晶硅薄膜的制備工藝，探索了不同工藝參數(shù)對(duì)薄膜性能的影響。本文還探討了多晶硅薄膜太陽能電池的光電性能表征方法，包括光電轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)、穩(wěn)定性等，并對(duì)比分析了不同制備方法所得薄膜的光電性能?？偨Y(jié)了多晶硅薄膜太陽能電池的研究進(jìn)展和未來的發(fā)展趨勢(shì)，為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。通過本文的研究，我們期望能夠?yàn)槎嗑Ч璞∧ぬ柲茈姵氐闹苽浼夹g(shù)提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)，推動(dòng)太陽能電池技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化，為全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。二、多晶硅薄膜的基礎(chǔ)知識(shí)多晶硅薄膜是太陽能電池的核心材料之一，其性能直接影響到太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。多晶硅，與單晶硅相比，其晶體結(jié)構(gòu)中的原子排列并非完全有序，但仍具有一定的結(jié)晶性。這種結(jié)構(gòu)使得多晶硅在制造成本上相對(duì)較低，同時(shí)在某些應(yīng)用場景下，其光電性能也能滿足需求。多晶硅薄膜的制備主要涉及到化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、液相外延（LPE）以及濺射等工藝。這些工藝方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，例如，CVD法可以獲得大面積、均勻性好的薄膜，但設(shè)備投資較大；PVD法則可以獲得高質(zhì)量的薄膜，但生產(chǎn)效率相對(duì)較低。多晶硅薄膜的性能參數(shù)主要包括其厚度、結(jié)晶度、表面形貌、摻雜濃度以及載流子遷移率等。這些參數(shù)不僅影響到太陽能電池的光吸收性能，還直接關(guān)系到電池的開路電壓、短路電流、填充因子等關(guān)鍵指標(biāo)。因此，在制備多晶硅薄膜時(shí)，需要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行精確控制。多晶硅薄膜的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其光電性能也有重要影響。例如，晶粒大小、晶界結(jié)構(gòu)以及缺陷密度等因素都會(huì)影響到載流子的輸運(yùn)和復(fù)合過程。因此，深入理解多晶硅薄膜的微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，對(duì)于提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率具有重要意義。多晶硅薄膜作為太陽能電池的關(guān)鍵材料，其制備工藝、性能參數(shù)以及微觀結(jié)構(gòu)等方面都需要進(jìn)行深入研究和優(yōu)化。未來，隨著材料科學(xué)和工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信多晶硅薄膜在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。三、多晶硅薄膜的制備方法多晶硅薄膜的制備方法主要包括化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、液態(tài)相外延（LPE）以及濺射法等。這些方法各有其特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場景和設(shè)備條件?；瘜W(xué)氣相沉積（CVD）是多晶硅薄膜制備中最常用的方法之一。在CVD過程中，含硅的氣體（如硅烷）在加熱的襯底上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成多晶硅薄膜。CVD法制備的多晶硅薄膜質(zhì)量高，均勻性好，但設(shè)備成本高，制備過程需要高溫，對(duì)設(shè)備的要求較高。物理氣相沉積（PVD）則是一種通過物理手段將硅材料蒸發(fā)或?yàn)R射到襯底上形成薄膜的方法。PVD法制備的多晶硅薄膜純度高，結(jié)晶性好，但制備過程中需要高真空環(huán)境，設(shè)備復(fù)雜，成本較高。液態(tài)相外延（LPE）是利用液態(tài)硅源在加熱的襯底上進(jìn)行外延生長的方法。LPE法制備的多晶硅薄膜具有良好的結(jié)晶性和大面積的均勻性，但制備過程中需要精確控制液態(tài)硅源的濃度和溫度，操作難度較大。濺射法則是通過濺射硅靶材在襯底上形成薄膜的方法。濺射法制備的多晶硅薄膜附著力強(qiáng)，均勻性好，但制備過程中需要高能量的濺射粒子，設(shè)備成本和維護(hù)成本較高。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求選擇適合的制備方法。隨著科技的發(fā)展，多晶硅薄膜的制備方法也在不斷更新和改進(jìn)，以期實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的成本。四、多晶硅薄膜的制備過程優(yōu)化隨著光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，多晶硅薄膜作為太陽能電池的核心材料，其制備過程的優(yōu)化顯得尤為重要。制備過程中的參數(shù)調(diào)控、雜質(zhì)控制、以及熱處理工藝的優(yōu)化等，都對(duì)多晶硅薄膜的性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在制備過程中，我們首先對(duì)硅源進(jìn)行了優(yōu)化選擇。高質(zhì)量的硅源是制備出高性能多晶硅薄膜的基礎(chǔ)。我們對(duì)比了不同硅源的影響，發(fā)現(xiàn)使用高純度的硅烷作為硅源，能夠有效降低薄膜中的雜質(zhì)含量，提升薄膜的結(jié)晶度和光電性能。我們對(duì)薄膜的沉積溫度進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)控。沉積溫度是影響多晶硅薄膜結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。通過精確控制沉積溫度，我們發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)臏囟认?，硅原子的遷移率和結(jié)晶速度能夠得到最佳平衡，從而制備出結(jié)構(gòu)致密、晶粒尺寸適中的多晶硅薄膜。我們還對(duì)薄膜的退火工藝進(jìn)行了優(yōu)化。退火處理可以消除薄膜中的殘余應(yīng)力，改善薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。我們通過調(diào)整退火溫度、時(shí)間和氣氛等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過優(yōu)化的退火工藝，可以顯著提升多晶硅薄膜的光吸收性能和載流子遷移率。我們對(duì)制備過程中的雜質(zhì)控制進(jìn)行了深入研究。雜質(zhì)的存在會(huì)嚴(yán)重影響多晶硅薄膜的光電性能。我們通過優(yōu)化制備環(huán)境，降低制備過程中的雜質(zhì)引入，同時(shí)采用先進(jìn)的清洗和提純技術(shù)，進(jìn)一步減少薄膜中的雜質(zhì)含量，提升薄膜的整體性能。通過對(duì)多晶硅薄膜制備過程的優(yōu)化，我們可以制備出性能更加優(yōu)越的多晶硅薄膜，為太陽能電池的發(fā)展提供有力支持。未來，我們還將繼續(xù)探索更多優(yōu)化手段，以推動(dòng)多晶硅薄膜制備技術(shù)的不斷進(jìn)步。五、多晶硅薄膜的性能表征為了評(píng)估制備的多晶硅薄膜的質(zhì)量與性能，我們對(duì)其進(jìn)行了全面的性能表征。性能表征主要包括結(jié)構(gòu)分析、光學(xué)性能、電學(xué)性能以及穩(wěn)定性測(cè)試。結(jié)構(gòu)分析：利用射線衍射（RD）和原子力顯微鏡（AFM）對(duì)多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的分析。RD結(jié)果顯示，薄膜呈現(xiàn)出典型的多晶結(jié)構(gòu)，晶體取向良好，晶粒尺寸分布均勻。AFM觀察則揭示了薄膜表面平整度高，粗糙度低，這對(duì)于提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要。光學(xué)性能：通過紫外-可見-近紅外光譜儀測(cè)試了多晶硅薄膜的光學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果表明，薄膜在可見光范圍內(nèi)具有較高的吸收系數(shù)，能有效吸收太陽光中的光子，轉(zhuǎn)化為光生電流。薄膜的反射率較低，減少了光能的損失，提高了太陽能電池的光能利用率。電學(xué)性能：電學(xué)性能的測(cè)試包括霍爾效應(yīng)測(cè)試、I-V特性測(cè)試以及暗態(tài)I-V測(cè)試等。霍爾效應(yīng)測(cè)試結(jié)果顯示，多晶硅薄膜的載流子濃度適中，遷移率較高，這有助于提升太陽能電池的導(dǎo)電性能。I-V特性測(cè)試則直接反映了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，結(jié)果顯示，我們制備的多晶硅薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。暗態(tài)I-V測(cè)試則進(jìn)一步驗(yàn)證了太陽能電池在無光照條件下的性能表現(xiàn)。穩(wěn)定性測(cè)試：為了評(píng)估多晶硅薄膜的長期穩(wěn)定性，我們對(duì)其進(jìn)行了長時(shí)間的濕熱測(cè)試、紫外線照射測(cè)試以及熱循環(huán)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，多晶硅薄膜在這些極端條件下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，其性能參數(shù)未出現(xiàn)明顯的衰減，這為太陽能電池的長期運(yùn)行提供了保障。我們制備的多晶硅薄膜在結(jié)構(gòu)、光學(xué)、電學(xué)以及穩(wěn)定性等方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，為太陽能電池的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。六、多晶硅薄膜在太陽能電池中的應(yīng)用與前景多晶硅薄膜作為太陽能電池的關(guān)鍵材料，已經(jīng)在光伏行業(yè)中展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。多晶硅薄膜太陽能電池的效率和穩(wěn)定性已得到顯著提升，且成本不斷下降，使其在太陽能市場中的份額逐年增長。在應(yīng)用方面，多晶硅薄膜太陽能電池已廣泛應(yīng)用于住宅、商業(yè)和工業(yè)屋頂?shù)墓夥l(fā)電系統(tǒng)，以及移動(dòng)能源、航天器和其他遠(yuǎn)程設(shè)備的電源供應(yīng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，多晶硅薄膜太陽能電池還有望在更大范圍內(nèi)得到應(yīng)用，如建筑集成光伏（BIPV）和大型光伏電站等領(lǐng)域。展望未來，多晶硅薄膜太陽能電池的前景十分廣闊。隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣黾?，太陽能行業(yè)將持續(xù)保持快速增長。多晶硅薄膜太陽能電池作為其中的重要一環(huán)，將受益于行業(yè)增長而得到更廣泛的應(yīng)用。隨著科研人員對(duì)多晶硅薄膜制備技術(shù)和材料性能的深入研究，其轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性有望得到進(jìn)一步提升，從而降低光伏發(fā)電的成本，提高其在市場中的競爭力。隨著智能制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，多晶硅薄膜太陽能電池的制造過程將變得更加智能化和高效化。這將有助于降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，從而進(jìn)一步推動(dòng)多晶硅薄膜太陽能電池在太陽能市場中的普及和應(yīng)用。多晶硅薄膜在太陽能電池中的應(yīng)用前景廣闊，未來有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，多晶硅薄膜太陽能電池將成為推動(dòng)全球可再生能源發(fā)展的重要力量。七、結(jié)論本研究工作對(duì)太陽能電池用多晶硅薄膜的制備進(jìn)行了深入的研究，通過采用不同的制備工藝和參數(shù)優(yōu)化，成功制備出了性能優(yōu)異的多晶硅薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多晶硅薄膜的制備工藝對(duì)其性能具有重要影響，而工藝參數(shù)的優(yōu)化則是提高多晶硅薄膜性能的關(guān)鍵。在本研究中，我們首先采用了化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備多晶硅薄膜，并通過控制沉積溫度、氣體流量等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多晶硅薄膜結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在適當(dāng)?shù)某练e溫度和氣體流量下，可以得到表面平整、結(jié)晶性良好的多晶硅薄膜，其光電轉(zhuǎn)換效率也相對(duì)較高。我們還研究了熱處理工藝對(duì)多晶硅薄膜性能的影響。通過在不同溫度下對(duì)多晶硅薄膜進(jìn)行熱處理，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢蕴岣叨嗑Ч璞∧さ慕Y(jié)晶度和電學(xué)性能，從而進(jìn)一步提高其光電轉(zhuǎn)換效率。本研究工作成功制備出了性能優(yōu)異的多晶硅薄膜，并深入探討了制備工藝和參數(shù)優(yōu)化對(duì)其性能的影響。這些研究成果為太陽能電池用多晶硅薄膜的制備提供了重要的理論支持和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，同時(shí)也為太陽能電池的性能提升和技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。未來，我們將繼續(xù)深入研究多晶硅薄膜的制備工藝和性能優(yōu)化，為太陽能電池領(lǐng)域的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：隨著人們對(duì)可再生能源的需求日益增長，太陽能電池作為一種清潔、可持續(xù)的能源形式，其重要性日益凸顯。在太陽能電池的研究與開發(fā)中，多晶硅薄膜因其良好的光電轉(zhuǎn)換性能而成為研究熱點(diǎn)。本文將介紹多晶硅薄膜的制備方法及其在太陽能電池中的應(yīng)用。太陽能電池主要利用半導(dǎo)體材料吸收太陽光并轉(zhuǎn)化為電能。多晶硅作為一種廣泛應(yīng)用的光伏材料，具有轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。多晶硅薄膜的制備方法主要有熱處理、化學(xué)氣相沉積等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積等。熱處理是一種常用的多晶硅薄膜制備方法。該方法是將硅源氣體（如硅烷）在高溫下熱解，生成多晶硅薄膜。熱處理法的工藝簡單、成本較低，但薄膜質(zhì)量受溫度和壓力的影響較大，難以實(shí)現(xiàn)大面積制備?；瘜W(xué)氣相沉積（CVD）是另一種制備多晶硅薄膜的方法。在此方法中，硅源氣體在低溫下與氫氣反應(yīng)，生成多晶硅沉積在基底表面。CVD法可制備高質(zhì)量的多晶硅薄膜，但制造成本較高，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）是一種先進(jìn)的制備多晶硅薄膜的方法。該方法利用等離子體增強(qiáng)反應(yīng)，在較低溫度下實(shí)現(xiàn)多晶硅薄膜的沉積。PECVD法具有低溫、高速、低成本的優(yōu)點(diǎn)，且可實(shí)現(xiàn)大面積制備。多晶硅薄膜的制備過程中，影響因素眾多，如材料、設(shè)備、工藝等。對(duì)于熱處理和CVD法，原料氣體的純度、反應(yīng)溫度和壓力、基底材料的性質(zhì)等都會(huì)影響多晶硅薄膜的質(zhì)量和性能。對(duì)于PECVD法，等離子體的密度和分布、反應(yīng)氣體的流量和比例、沉積溫度和時(shí)間等也會(huì)影響薄膜的質(zhì)量和性能。在多晶硅薄膜的制備過程中，可能存在一些問題，如薄膜龜裂、表面粗糙等。這些問題的產(chǎn)生可能與工藝參數(shù)的不合理設(shè)置、原料氣體的純度不足、基底材料的熱膨脹系數(shù)不匹配等有關(guān)。為了解決這些問題，需要詳細(xì)分析各影響因素，優(yōu)化工藝參數(shù)，提高原料氣體的純度，選擇合適的基底材料等太陽能電池用多晶硅薄膜的制備研究對(duì)于提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低制造成本具有重要意義。隨著科技的不斷發(fā)展，多晶硅薄膜的制備技術(shù)將不斷完善，為實(shí)現(xiàn)太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用和推廣提供可能。未來的研究將更加多晶硅薄膜的物理和化學(xué)性質(zhì)，探索新的制備方法和技術(shù)，以提高太陽能電池的性能和降低成本，為可再生能源的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮娜找嬖鲩L，太陽能電池技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源發(fā)展的重要手段。其中，單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜太陽能電池作為太陽能電池的主要類型，在工作中具有不同的工作原理和特性。本文將分別探討這三種太陽能電池的工作原理，并進(jìn)一步闡述它們之間的區(qū)別。單晶硅太陽能電池是最早商業(yè)化應(yīng)用的太陽能電池類型，其工作原理基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。當(dāng)陽光照射到單晶硅片上時(shí)，光子能量大于硅的禁帶寬度（約1eV）的光子被吸收，使價(jià)帶電子躍遷至導(dǎo)帶，形成光生電流。同時(shí)，由于光生電壓的存在，在硅片兩端形成光生電壓，從而將光能轉(zhuǎn)化為電能。單晶硅太陽能電池具有轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此在商業(yè)應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，由于制造成本高、資源有限等問題，單晶硅太陽能電池在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。多晶硅太陽能電池在結(jié)構(gòu)上與單晶硅太陽能電池相似，但其制造工藝相對(duì)簡單，成本較低。多晶硅太陽能電池采用多晶硅材料制造，與單晶硅相比，多晶硅的晶體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，晶體內(nèi)部存在大量的晶界和缺陷，使得光吸收系數(shù)較低。因此，多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率略低于單晶硅太陽能電池。盡管如此，多晶硅太陽能電池在制造過程中具有更高的生產(chǎn)效率和更低的成本，因此在市場中占據(jù)一定份額。多晶硅材料具有豐富的資源儲(chǔ)備和較低的環(huán)境影響，使得多晶硅太陽能電池在某些領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用前景。非晶硅薄膜太陽能電池是一種基于非晶硅材料的太陽能電池，其制造工藝相對(duì)簡單且成本較低。非晶硅薄膜太陽能電池采用非晶硅材料作為光吸收層，與單晶硅和多晶硅相比，非晶硅具有更寬的禁帶寬度（約5eV）和更低的光吸收系數(shù)。因此，非晶硅薄膜太陽能電池對(duì)陽光的吸收更加均勻，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。非晶硅薄膜太陽能電池具有較高的柔性、可彎曲性和輕量化等特點(diǎn)，使得其在便攜式設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，非晶硅薄膜太陽能電池的穩(wěn)定性相對(duì)較差，且存在一些環(huán)境問題，如鉛污染等。因此，在應(yīng)用過程中需要采取相應(yīng)的措施加以解決。材料與結(jié)構(gòu)：單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜太陽能電池的主要區(qū)別在于所使用的材料和結(jié)構(gòu)。單晶硅和多晶硅太陽能電池采用晶體結(jié)構(gòu)制造，而非晶硅薄膜太陽能電池采用非晶體結(jié)構(gòu)制造。制造工藝與成本：單晶硅和多晶硅太陽能電池的制造工藝相對(duì)復(fù)雜且成本較高；而非晶硅薄膜太陽能電池的制造工藝相對(duì)簡單且成本較低。光電轉(zhuǎn)換效率：單晶硅和多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率較高；而非晶硅薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率略低。應(yīng)用領(lǐng)域：單晶硅和多晶硅太陽能電池在商業(yè)應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位；而非晶硅薄膜太陽能電池在便攜式設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜太陽能電池在工作中具有不同的工作原理和特性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的不斷變化，各種類型的太陽能電池將會(huì)繼續(xù)發(fā)展并得到更廣泛的應(yīng)用。太陽薄膜電池有質(zhì)量小、厚度極薄、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前工業(yè)化制作太陽能薄膜電池的材料主要有：碲化鎘、銅銦鎵硒、非晶體硅、砷化鎵等。薄膜太陽電池的主要優(yōu)點(diǎn)有：質(zhì)量小、厚度極?。◣讉€(gè)微米）、可彎曲、制造工藝簡單等。傳統(tǒng)晶體硅太陽電池由于由硅組成,電池主要部分易碎,易產(chǎn)生隱形裂紋,大多有一層鋼化玻璃作為防護(hù),造成重量大,攜帶不便,抗震能力差,造價(jià)高,效率或多或少降低。薄膜太陽電池克服了上述缺點(diǎn),前些年由于技術(shù)落后，薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率并沒有傳統(tǒng)晶體硅電池轉(zhuǎn)化效率高。薄膜太陽電池的轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)室中碲化鎘薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率已達(dá)5%。FirstSolar公司是全球最大的碲化鎘太陽能電池組件生廠商，其計(jì)劃在2015年內(nèi)實(shí)現(xiàn)相關(guān)組件的效率達(dá)到16%。目前，銅銦鎵硒薄膜太陽電池的效率也超過21%，相關(guān)組件的效率也將達(dá)到15%。當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)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、非晶體硅薄膜太陽電池。易潮解：薄膜材料的生長機(jī)制決定薄膜太陽電池易潮解，故封裝時(shí)要求封裝薄膜太陽電池的含氟材料阻水性需比晶體硅電池的材料強(qiáng)9倍左右。非晶硅(a-Si)太陽電池是在玻璃(glass)襯底上沉積透明導(dǎo)電膜(TCO)，然后依次用等離子體反應(yīng)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(dǎo)電膜和鋁引出，其結(jié)構(gòu)可表示為glass/TCO/pin/Al，還可以用不銹鋼片、塑料等作襯底。硅材料是太陽電池的主導(dǎo)材料，在成品太陽電池成本份額中，硅材料占了將近40%，而非晶硅太陽電池的厚度不到1μm，不足晶體硅太陽電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太陽電池的制造溫度很低(～200℃)、易于實(shí)現(xiàn)大面積等優(yōu)點(diǎn)，使其在薄膜太陽電池中占據(jù)首要地位，在制造方法方面有電子回旋共振法、光化學(xué)氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺射法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由于其低溫過程(～200℃)，易于實(shí)現(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)成為國際公認(rèn)的成熟技術(shù)。在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口層、梯度界面層、μC-SiCp層等，明顯改善了電池的短波光譜響應(yīng).這是由于a-Si太陽電池光生載流子的生成主要在i層，入射光到達(dá)i層之前部分被p層吸收，對(duì)發(fā)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(xué)帶隙，因此減少了對(duì)光的吸收，使到達(dá)i層的光增加；加之梯度界面層的采用，改善了a-SiC/a-Si異質(zhì)結(jié)界面光電子的輸運(yùn)特性。在增加長波響應(yīng)方面，采用了絨面TCO膜、絨面多層背反射電極(ZnO/Ag/Al)和多帶隙疊層結(jié)構(gòu)，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al結(jié)構(gòu)。絨面TCO膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失，并增加了光在i層的傳播路程，從而增加了光在i層的吸收。多帶隙結(jié)構(gòu)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(dá)到拓寬光譜響應(yīng)、提高轉(zhuǎn)換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還采用了漸變帶隙設(shè)計(jì)、隧道結(jié)中的微晶化摻雜層等，以改善載流子收集。傳統(tǒng)晶體硅電池：加熱融化無規(guī)則晶體硅塊→生成原子排列有序的硅錠→切割成四方形薄片。*表中數(shù)據(jù)為已得到應(yīng)用的薄膜太陽電池的效率，與實(shí)驗(yàn)室中最新研究成果有出入。截止2013年，全球范圍內(nèi)，生產(chǎn)碲化鎘薄膜太陽電池1660MW，銅銦鎵硒薄膜太陽電池1500MW,非晶硅薄膜太陽電池500MW。已經(jīng)能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種：非晶體硅薄膜太陽電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽電池（CdTe）。薄膜太陽能電池雖然在20世紀(jì)80年代就已出現(xiàn)，但由于早期科學(xué)技術(shù)相對(duì)落后致其光電轉(zhuǎn)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(yè)界（主要是應(yīng)用領(lǐng)域）的足夠關(guān)注。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年薄膜太陽電池的市場份額約為1%。但隨著學(xué)界技術(shù)的不斷進(jìn)步，薄膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率得到迅速提高。目前實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，已有種類的