如何提升薄膜太阳能电池效率

摘要：

降低硅太阳能电池本钱的方法之一是尽量减少高质量硅材料的使用量，如薄膜太阳

能电池。不过这种太阳能电池的效率只达到了约

11-12%。研究职员们正在寻求提升其效率的

方法。最近取得突破的技术有通过干法绒面优化上表面的结构和在外延层

/衬底界面处插进

一个中间多孔硅反射镜。采用这两种方式可将太阳能电池的效率提升到约

14%。

       

关键字：

薄膜、反射、等离子

　　两种提升效率的技术

　　与基于体硅的太阳能电池相比，外延薄膜太阳能电池比较便宜。但现在外延薄膜太阳能
电池的主要缺点是它们的效率相对较低。已有两种技术表明能进步薄膜太阳能电池的效率。
一是利用卤素原子等离子加工，优化上表面结构，另一种技术是在外延层

/衬底界面处引进

中间反射镜。优化的上表面结构兼有满足均匀光散射（朗伯折射，

Lambertianrefraction）的

要求和通过微量减除硅来降低反射（由于外延硅层已相当薄）两个优点。引进中间反射镜
（多重布拉格反射镜）将低能光子的路径长度至少延长了

7 倍，终极大大进步了太阳能电

池的效率。

　　低本钱太阳能电池

　　基于单晶或多晶体硅基底的硅太阳能电池是光伏市场的主体。但若全部用高纯硅制作，
生产这种太阳能电池非常耗能，并且比较昂贵。为进一步推动光伏产业的发展，应通过降低
材料本钱来大力减少太阳能电池的生产本钱。

　　外延薄膜硅太阳能电池具有成为体硅太阳能电池的低本钱替换方案的潜力。与当前的体
硅太阳能电池（

200μm）相比，这种丝网印刷太阳能电池采用的衬底较便宜和有源硅层较

薄（

20μm）。这种低本钱衬底包括高掺杂的晶体硅晶圆（用冶金级硅或废物加工的纯净

硅）。用化学气相沉积法（

CVD）在这种衬底上沉积一层外延有源硅薄层。

　　产业竞争力

　　外延薄膜硅太阳能电池的生产工艺与传统的体硅太阳能电池非常相似。因此，与其它薄
膜技术相比，在现有的生产线中实现外延薄膜硅太阳能生产相对轻易。不过，外延薄膜硅太
阳能电池产业竞争力的主要不足之处在于，比起传统的体硅太阳能电池，薄膜硅太阳能电
池的效率较低：这些电池的开路电压和填充因数可以达到与体硅太阳能电池相近的水平，
但由于存在光学活性薄层（与体硅厚度

200μm 相比，薄膜硅的活性层厚度仅 20μm），光

从 外 延 层 传 输 到 衬 底 时 ， 衬 底 质 量 较 差 引 起 光 损 失 ， 短 路 电 流 损 失 ， 最 多 可 高 达