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當(dāng)前位置： 主頁 > 產(chǎn)業(yè)觀察 > 能源礦產(chǎn) >  硅基薄膜太陽電池發(fā)展中的障礙與技術(shù)的進步

硅基薄膜太陽電池發(fā)展中的障礙與技術(shù)的進步

Tag：硅基薄膜   太陽電池   發(fā)展中的   障礙與技術(shù)的   進步  
    盡管硅基薄膜太陽電池具有如上許多優(yōu)點，然而在發(fā)展進程中也顯示出一些明顯的缺點。主要的缺點是電池效率的光致衰退效應(yīng)，這一效應(yīng)成為硅基薄電池進一步發(fā)展應(yīng)用的主要障礙。另外由于初期產(chǎn)品的效率較低（4-5%）再加上30%以上的衰退率，使硅基薄膜電池低成本的優(yōu)勢被較低的效率所抵消。所有這些造成硅基薄膜電池的產(chǎn)量從80的代末至90年代初期間處在停滯不前的徘徊階段。針對上述問題，自90年代起國際上提出要提高硅基薄膜電池穩(wěn)定效率的口號，并成立了由研究機構(gòu)和大公司組成的專門研究隊伍。
    研究表明，硅基薄膜電池效率光致衰退的主要原因是本征非晶硅的S-W效應(yīng)。因此，如何制備高穩(wěn)定性的本征硅基薄膜材料成為研究的重點。為了克服材料的S-W效應(yīng)，人們從理論上、工藝上和沉積方法上開展了全面的研究。為了揭示S-W效應(yīng)的起因，在理論上人們提出有關(guān)S-W效應(yīng)機制的各種微觀模型：如Si-Si弱鍵模型；電荷轉(zhuǎn)移模型；再雜化雙位模型；Si-H弱鍵模型以及橋鍵模型等。盡管目前國際學(xué)術(shù)界對S-W效應(yīng)起因的解釋還不一致，但在大多數(shù)模型中都提到H在光誘導(dǎo)變化中可能起重要作用。為了減少材料中的H含量，在制備方法方面分別采用了電子回旋共振化學(xué)氣相沉積（ECR—CvD）、氫根化學(xué)氣相沉積（HR-CVD）、熱絲（HW）法沉積和二極管系統(tǒng)等。在制備工藝方面采用了用H等離子體化學(xué)退火法、H2釋法、He一稀釋法以及摻入氟等隋性氣體法等。均取得了一定效果。比如，用常規(guī)Mcvn技術(shù)制備的a—si：H膜中含有約10％的M，而用化學(xué)退火法制備的a—Si：H膜的合H量小于9％，用熱絲法制備的a—Si：H膜的含H量只有1-2％。
    在上述這些技術(shù)中，最成熟的技術(shù)是在沉積膜的過程中用H2稀釋反應(yīng)氣體法。由于這種方法，工藝簡單易行，并具有明顯的效果，因此是當(dāng)前普遍采用的技術(shù)。研究表明，用H2稀釋法制備1層的電池，效率的衰退率可從25％以上降至20％以下。
    除了通過克服非晶硅基材料的S-W效應(yīng)改善電池的穩(wěn)定性外，人們還從電池結(jié)構(gòu)上采取措施，并取得了明顯的效果。其中最主要的措施就是采用了多帶隙疊層電池結(jié)構(gòu)。因為采用疊層結(jié)構(gòu)后可減薄每個子電池1層的厚度，結(jié)果使每個子電池的內(nèi)電場增強，增加了各子電池的收集效率。再加上多帶隙結(jié)構(gòu)可擴展光譜響應(yīng)范圍，綜合如上兩方面的優(yōu)勢，使電池的穩(wěn)定效率得到提高。如表、所示。
    經(jīng)過近10年來的深入研究，在提高硅基薄膜電池的穩(wěn)定效率方面取得很大的進步與突破。目前硅基薄膜電池效率的光致衰退率降互150A以下，小面積電池的穩(wěn)定效率已達到13% 大面積電池的穩(wěn)定效率超過10％，產(chǎn)品組件穩(wěn)定效率達71％。技術(shù)上的進步與突破帶來了硅基薄膜太陽電池更大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的新高潮，在90年代中期，國際上先后建立了數(shù)條5Mwl0MW的高水平電池組件生產(chǎn)線，使硅基薄膜太陽電池的生產(chǎn)能力增加了25MW。生產(chǎn)流程實現(xiàn)全自動化，組件面積為平方米量級，采用新型封裝技術(shù)，產(chǎn)品組件壽命達到10年以上。預(yù)計到2000年，硅基薄膜電池的生產(chǎn)能力將擴展到45MW，與單晶硅、多晶硅生產(chǎn)能力增加量（分別為46MW和57Mw）才相當(dāng)。

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