到

20%左右。上图为单晶硅光伏电池的示意图。可以看出，其结构简单，采用P-N结结构，

采用透明导电层作为光阳极及窗口材料。目前，单晶硅电池的实验室最高效率为

24.4%，

产业化模块的效率在

12%~16%之间。而且具有很高的稳定性及适应性。且硅本身原料广泛，

对环境没有任何污染。目前的问题是，单晶硅片的制作成本很高（大约每瓦

4.5美元），生

长温度高，生长速度慢，原料利用率低等缺点依然无法的到很好的解决。采用多晶硅片作材
料制作的光电池，虽然成本相比单晶硅降低了很多，但是，目前的效率只能达到

2%~4%

远远低于单晶硅的效率。人们通过改进结构达到了较高的效率，第一种是在晶片上再生长一
层高质量的单晶层，这样可以将效率提高到

19%左右。第二种是在晶片的两面都沉积一层

非晶硅薄膜，形成异质结，达到了

20%的实验室效率。

2 非晶硅光伏电池
非晶硅在可见光谱范围内有着比晶体硅更高的吸收系数，因此，可以大大降低光吸收层的
厚度（

~1um）。为了有效的抑制光生载流子的复合，非晶硅光电池一般采用p-i-n结构，

其中

i层为本征层，为光敏感层，而两侧的p-n结产生内电场帮助电荷有效分离。目前，i层

一般采用

PECVD法生长，这种方法可以在大面积沉积，可以在透明导电玻璃或者柔性衬底

上沉积。目前，这种电池的最大问题是效率低，实验室得到的最高转换效率为

13%，大面

积的光伏模块的效率在

4%~8%，制约其效率低的主要原因是Staebler-Wronski效应即光

致衰减效应。即当光伏模块工作超过

1000小时的时候其效率就会下降到一个很低的效率。主

要的原因是在薄膜内部产生的新的缺陷成为载流子的符合中心，从而使效率降低。通过类似
晶体硅薄膜电池的方法，采用多层或

tandem结构可以有效的消除SW效应，因为，采用这

种改进之后可以大大增强

i层的内电场，从而使载流子能够有效的分离。非晶硅光伏电池的

优点在于沉积温度低，从而可以使用价格低廉的衬底；可以很容易跟屋顶或其他结构复合；
制作过程耗能低材料用料少；对环境无任何污染。从以上这些优点可以看出，非晶硅电池对
于光伏技术的民用化具有很大的应用前景。

3 CIS及相关材料光伏电池

CIS以及同族掺杂的CIGS是一种直接带隙多晶半导体材料，拥有很高的光吸收系数，目前
被广泛研究作为太阳能电池的吸收层材料。

CIS和CIGS为p型半导体，通常情况下与n型半

窗口：SnO2：F透明导电玻璃
前接触层：致密的TiO2纳米颗粒（100nm）
阳极：多孔纳米TiO2颗粒（2um）
缓冲层：In2S3（10nm）
吸收层：CuInS2
阴极：镀Au/Pt/C的导电玻璃