非晶硅電池是在玻璃基板上沉積形成非晶硅Pin 結(jié)構(gòu)的集成型平板式光電組件,單電池的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通常,人們?yōu)榱双@得較高的功率輸出,將非晶硅太陽(yáng)電池做成以下集成型結(jié)構(gòu), 如圖2 所示。

　　圖1 單電池結(jié)構(gòu)圖

　　圖2 集成型非晶硅電池結(jié)構(gòu)圖

　　1.制造成本低。這是因?yàn)椋孩侔雽?dǎo)體層光吸收系數(shù)比晶體硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)，電池厚度只需1μｍ左右，約為晶體硅電池的１／300，可節(jié)省大量硅材料。②可直接沉積出薄膜，沒(méi)有切片損失。③可采用集成技術(shù)在電池制備過(guò)程中一次完成組件，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單。④電池的ｐｉｎ結(jié)是在200℃左右的溫度下制造的，比晶體硅電池的８00～１000℃的高溫低得多，能源消耗小。⑤電池的單片面積可大到0.7～1.0ｍ２，組裝方便，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

　　?2.能源消耗的回收期短。每平方米非晶硅電池的生產(chǎn)能耗僅為100ｋＷ·ｈ左右，能源回收期僅為ｌ～1.5ａ，比晶體硅低得多。

　　?3.發(fā)電量多。據(jù)測(cè)試，在相同條件下，非晶硅電池的發(fā)電量較單晶硅電池高８％左右，較多晶硅電池高１３％左右。

　　?4.售價(jià)低。目前約比晶體硅電池的售價(jià)約低１／４～１／３。

　　首先我們確定一個(gè)思路：先分析并列舉光子經(jīng)過(guò)非晶硅電池時(shí)主要損失，然后就各點(diǎn)得出相應(yīng)的對(duì)策以避免或減少損失。

　　1.欠能和過(guò)能損失：

　　即能量低于帶隙的光子和能量高出帶隙的光子。在晶硅電池里，僅這兩項(xiàng)損失就損失掉百分之六十幾的光照能量——相當(dāng)可觀的數(shù)字;在非晶硅電池里，這個(gè)數(shù)字應(yīng)該略有不同，但相信差不了多少，道理是一樣的。所以個(gè)人認(rèn)為，把提升效率的主要注意力放在這里，在這兩項(xiàng)中尋找突破，那將是跳躍式的進(jìn)步。

　　2.串聯(lián)電阻分壓損失和并聯(lián)電阻分流損失，而串聯(lián)電阻主要是包括電極在內(nèi)的各區(qū)體電阻和各個(gè)交界面的接觸電阻--此電阻當(dāng)然越小越好;并聯(lián)電阻分流則主要是電池表面的漏電流和PN結(jié)區(qū)存在雜質(zhì)和缺陷引起的漏電流，也可以簡(jiǎn)單的說(shuō)是前、背表面復(fù)合和結(jié)區(qū)復(fù)合中心復(fù)合損失。 這一項(xiàng)損失也占有比較大的比重。

　　3.反射損失

　　4.光生載流子還未來(lái)得及被PN結(jié)分離便復(fù)合掉了

　　5.暗電流分流損失。

　　對(duì)策及解決方法：

　　對(duì)于1.目前最常用的是多層結(jié)構(gòu)，不同帶隙的材料按照從大到小的順序自上而下依次排列，高能光子被相應(yīng)的寬帶隙層吸收，低能光子被相應(yīng)的窄帶隙層吸收。由此拓寬了光譜響應(yīng)的范圍，理想的情況是，在整個(gè)從紫外到紅外光譜區(qū)域上都能得到有效的吸收。另外在這點(diǎn)上，本人有個(gè)設(shè)想：PIN結(jié)構(gòu)中，P、N兩層是做為“死層”而存在的，主要起提供電場(chǎng)的作用，而他們區(qū)域內(nèi)的載流子對(duì)光電流幾乎不起作用，那么我們能不能讓他們變成“活層”，也對(duì)光電流起貢獻(xiàn)，比如P、N兩層都用微晶硅或者納米硅。

　　對(duì)于2. 這里涉及到多個(gè)方面：

　　首先降低各區(qū)包括電子在內(nèi)的體電阻，主要是半導(dǎo)體層的電阻，那么就要求電阻率盡量小，根據(jù)半導(dǎo)體物理學(xué)，室溫下，增加摻雜濃度(或者同摻雜下盡量降低工作溫度)可以減小電阻率。(但摻雜過(guò)高會(huì)引起過(guò)摻雜效應(yīng)，所以要“適當(dāng)”)

　　其次為減少界面處的接觸電阻，需要盡可能的減少晶格失配等問(wèn)題，比如有公司用的a-SiC:H做窗口層，它和下面I層的a-Si:H 就存在著一定的晶格失配?？梢钥紤]用氫化納米非晶硅做窗口層，用微晶硅或者納米硅做P和N層。

　　再次，盡可能的減少表面復(fù)合和結(jié)區(qū)復(fù)合，一般的方法是H表面鈍化和H對(duì)內(nèi)部懸掛鍵的飽和，以及進(jìn)可能的減少O、N 等雜質(zhì)以減少?gòu)?fù)合中心。在這點(diǎn)上，我個(gè)人的的想法是，使用微波電子回旋共振法代替當(dāng)前普遍使用的PECVD--兩大明顯優(yōu)勢(shì)： 一，前者是無(wú)電極放電，因而避免了因后者電極引入的雜質(zhì)。二，放電功率高，并能使H氣最大限度的離解，也極大的降低了由于H氣引入的一些缺陷態(tài)，進(jìn)而一定程度上抑制了S-W效應(yīng)。

　　對(duì)于3. 電池上表面作成絨面的陷光結(jié)構(gòu)+增透膜;電池背面加背反射層

　　對(duì)于4. 多層的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)臏p薄I層的厚度以增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度，從而增強(qiáng)載流子的吸收

　　對(duì)于5. 暗電流是光生電壓引出到外電路之后引起的“正向電流”，該如何減少本人暫不明白。