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硅基薄膜太阳电池新进展
◇耿新华张建军
南开大学光电子薄膜器件与技术研究所
能源危机和环境污染的日趋严重商业预测到年全球市场容量将增了薄膜技术领域(见图)。年到
极大地促进了光伏产业的迅速发展。过加到亿欧元。年,全球薄膜太阳电池出货量增加
去的年,在全球硅材料紧缺、价格飙升年全球晶体硅电池的市场份了%以上,从增加到。
的情况下,世界光伏市场继续以平均每额仍然占据以上。然而,晶体硅原目前正在兴建的薄膜电池厂家会使薄
年的幅度增加。年实际产量材料继续保持较高的价格,这为薄膜太膜电池的产能在年前增加倍之
达到,产能超过,大大超阳电池的发展提供了机会,使薄膜电池多。预计到年薄膜电池的产量将会
过对年预测的~ 的增幅。迎来了有史以来空前未有的大发展时扩展到~ ,这表明薄膜光伏的市
中国年光伏电池地产量达到期。不仅许多新进入光伏领域的投资者场份额将上升到(见图),而到
,比年( )增加选择薄膜光伏作为其发展方向,就连产年这一份额更会增加到%,达到
,电池产能达到。光伏产量居世界前十位的晶体硅电池生产公。
业成为迄今为止增长最快的工业之一, 司中也有家把自己的产品范围扩充到和晶体硅电池相比,薄膜电池的
不足之处是产品效率较低,生产技术
不够成熟,特别是制造设备没有标准

化。但是,薄膜太阳电池具有很大的
降低成本的潜力,其共有的低成本优
势省材、低功耗、便于大面积连续化
生产。在薄膜太阳电池中,硅基薄膜
具有更独特的优势:①原材料丰富,

且无毒无污染;②能耗最低,制造温
度约℃可以使用大面积廉价的
玻璃作为衬底;③原材料消耗少,每瓦
电池只消耗硅烷,相当于欧

元,而每瓦晶硅电池要消耗~

晶体硅,相当于欧元;④
工艺简单,加工技术相对成熟。因此硅
薄膜电池成为研究最多、发展最快、占

注:图左边黑块表示的公司亦经营薄膜电池生有市场份额最大的薄膜电池。图所示
图晶体硅产量居世界前十位公司( ) 为到年、和三种

新材料产业
很小的光致衰退效应,可明显提高电
池稳定性。因此其受到广泛的重视和
研究。微晶硅电池的缺点在于它是间
接带隙半导体,在短波段的光吸收系
数比非晶硅低,因此要实现高的短路
电流密度需要超过1μ的吸收层厚
度。为了实现微晶硅电池的低成本制
造,需要高速沉积技术。有实用前景的
高速沉积技术,有甚高频( VHF)等离
子增强化学气相沉积( PECVD)技术,
预计: 年总产量,其中薄膜电池
射频高压耗尽( RFHPD)— PECVD
2030年总产量380GW,其中薄膜电池
技术。最近,把甚高频与高压相结合,
图全球薄膜电池发展趋势
使微晶硅薄膜的沉积速率提高到~
30A/s[3,4]。微晶硅薄膜可采用与非晶
薄膜电池市场发展预测[2]。预计到, ),预
硅兼容的技术制备,鉴于非晶硅良好
年, 、、三种电池计在不远的将来第二代硅薄膜电池生
的短波响应特性和微晶硅良好的长波
将分别占有薄膜光伏市场的%、产线就会登场。
响应特性,常用微晶硅作底电池,形成
%和%[2]。可见,硅基薄膜电池在中中国非晶硅电池新增产能