关于柔性非晶硅薄膜太阳能电池技术的相关介绍

    在过去的几十年中，人类经济活动的持续高速发展使得电力需求迅速增加。太阳电池是一
种利用光生伏特效应将太阳能能直接转换为电能的半导体器件，很容易实现并网发电或作
为独立能源。众所周知，太阳电池发电具有许多优点，如安全可靠，无噪声，无污染，能量
随处可得，不受无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护方便、可以无人值守、规模大
小随意、可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是常规发电所不及的。
目前，太阳电池发电在航天、通讯及微电子领域已占据了不可替代的位置，但在社会整体能
源结构中所占比例很小，主要原因是太阳电池成本较高，要使其真正成为能源体系的组成
部分，必须大幅度降低成本。薄膜太阳电池在降低成本方面比晶体硅

(单晶或多晶)太阳电池

具有更大的优势，一是实现薄膜化后，可极大地节省昂贵的半导体材料；二是薄膜电池的
材料制备和电池同时形成，因此节省了许多工序；三是薄膜太阳电池采用低温工艺技术，
不仅有利于节能降耗，而且便于采用廉价衬底

(玻璃、不锈钢等)。为此,自上世纪 70 年代以来，

世界各国纷纷投入巨资，制定规划，组织队伍，掀起对薄膜太阳电池的研究热潮，三十几
年来在研究和开发应用方面均取得了长足的进步。
    薄膜太阳电池主要涉及非晶硅(a-Si：H)、铜铟镓硒(Cu(In、Ga)Se2，CIGS)和碲化镉(CdTe)
光伏电池和集成组件，在本文中主要讨论的是目前商业化最成熟的非晶硅太阳电池。薄膜太
阳电池按衬底分为硬衬底和柔性衬底两大类。所谓柔性衬底太阳电池是指在柔性材料

(如不

锈钢、聚酯膜

)上制作的电池，与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅等硬衬底电池相比，其最

大的特点是重量轻、可折叠和不易破碎。以美国

Uni-Solar 公司采用不锈钢作衬底为例，不锈

钢的厚度仅为

127um，且具有极好的柔软性，可以任意卷曲、裁剪、粘贴，既使弯成很小的

半径，作数百次卷曲，电池性能也不会发生变化。而以高分子聚合物聚酰亚胺为柔性衬底制
备的非晶硅太阳电池，器件总厚度约

100um 左右(含封装层)，功率重量比可达到 500W/Kg

以上，比不锈钢衬底非晶硅电池高出近十倍，是世界上最轻的太阳电池。从制备工艺上看，
由于此结构电池采用卷对卷

(rolltoroll)工艺制造，便于大面积连续生产，降低成本的潜力很

大，具有很强的竞争力。
    柔性衬底太阳电池能被安置在流线型汽车的顶部、帆船、赛艇、摩托艇的船舱等不平整表面、
房屋等建筑物的楼顶与外墙面。另外由于柔性薄膜电池具有较高的质量比功率

(500W/kg)，

同时具有可弯曲性，非常适用于对地观测的平流层飞艇表面，军事上的利用前景光明。
近年来，国外推行的光伏与建筑相结合

(BIPV)，极大地推动了光伏并网系统的发展。在城镇

建筑物上安装的光伏系统，通常采用与公共电网并网的形式。并网光伏系统不需要配备蓄电
池，既节省投资，又不受蓄电池荷电状态的限制，可以充分利用光伏系统所发出的电力；
光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建
筑尤其重要；夏天是用电高峰的季节，也正好是日照量最大，光伏系统发电量最多时期，
对电网可以起到调峰作用；光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，
减少了墙体得热和室内空调冷负荷，所以也可以起到建筑节能作用。
BIPV 的开发是目前世界上大规模利用光伏技术发电的一大研究热点，西方发达国家都在作