1 第三代太阳能电池简介
何宇亮1，2，3，4王树娟1高全荣1沈文忠3丁建宁2施毅4
1， 无锡新长江纳米电子科技有限公司（无锡长江路7号，2140287）
2， 江苏大学微纳米科技中心（镇江学府路301号，212013）
3， 上海交通大学太阳能研究所（上海闵行区东川路800号，200240）
4， 南京大学物理学（南京汉路37号，210093）
摘 要
在当前迅速发展的绿色能源中，硅片状太阳能电池占有很大的优势（又被称做第一代
太阳能电池），然而为了大幅度降低成本扩大产量，以非晶硅薄膜太阳能电池（又被称为第
二代太阳能电池）为代表的薄膜型太阳电池正在赶上，专家估计不久将会占有市场。为了进
一步克服前二者存在着的不可克服的弱点，不断提高电池的光电性能及转换效率，近些年叠
层式薄膜太阳能电池的研究已受到各国科学界重视。由于它已表现出比前二者具有更强的优
势和应用前景，因此已被国内外学术界命名为第三代太阳能电池。作者结合自己在这方面的
工作和一些设想对它做一些简要的介绍。
1、 第三代太阳能电池指的是什么
在全球绿色能源大幅度蓬勃发展中，对太阳能的利用已被各个先进国家列
为非常重要的地位。一般称目前正在大量生产且在市场上占主要地位的单晶硅、
多晶硅片状电池为第一代太阳能电池，它从上世界50年代发展到今天其工艺技
术已成熟且光电转换效率已达15～25％（其理论上极限值为29％）。正是由于它
使用的是体硅材料，不仅对硅材料消耗量很大，以至成本高，而且其转换效率已
接近于理论极限值，进一步发展的空间有限。
近十多年来属于第二代的薄膜型太阳能电池发展迅速，且已有大量投产，具
有与第一代太阳能电池抗衡的苗头。据了解，日本Sharp公司将于今年在大阪市
建立一座年产量达1GW的非晶硅薄膜太阳能电池厂。我国已计划将在无锡建造
一条全自动化非晶硅太阳能电池生产线，每年可生产光电155MW。大家知道，
非晶硅薄膜对可见光的吸收能力比晶体硅高500倍，电池厚度仅为晶体硅电池的
薄膜太阳能电池分类
薄膜太阳能电池分类
21世纪初之前，太阳能电池主要以硅系太阳能电池为主，超过89%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领，但自2003年以来，晶体硅太阳能电池的主要原料多晶硅价格快速上涨，因此，业内人士自热而然将目光转向了成本较低的薄膜电池。薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可达13%以上。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。
1.硅基薄膜电池
硅基薄膜电池包括非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池，而目前市场主要是非晶硅薄膜电池产品。非晶硅的禁带宽度为1.7eV，通过掺硼或磷可得到p型或n型a-Si。为了提高效率和改善稳定性，还发展了p-i-n/p-i-n双层或多层结构式的叠层电池。
2.碲化镉（CdTe）薄膜电池
碲化镉薄膜电池是最早发展的太阳电池之一，由
于其工艺过程简单，制造成本低，实验室转换效率已超过16%，大规模效率超过12%，远高于非晶硅电池。不过由于镉元素可能对环境造成污染，使用受到限制。近年来美国FirstSolar公司采取了独特的蒸气输运法沉积等特殊措施，解决了污染问题，开始大规模生产，并为德国建造世界最大的光伏电站提供40MW碲化镉太阳电池组件。
3.铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池
铜铟镓硒薄膜电池是近年来发展起来的新型太阳电池，通过磁控溅射、真空蒸发等方法，在基底上沉积铜铟镓硒薄膜，薄膜制作方法主要有多元分布蒸发法和金属预置层后硒化法等。基底一般用玻璃，也可用不锈钢作为柔性衬底。实验室最高效率已接近20%，成品组件效率已达到13%，是目前薄膜电池中效率最高的电池之一。
4.砷化镓（GaAs）薄膜电池
砷化镓薄膜电池是在单晶硅基板上以化学气相沉积法生长GaAs薄膜所制成的薄膜太阳电池，其直接带隙1.424eV，具有30%以上的高转换效率，很早就被应用于人造卫星的太阳电池板。然而砷化镓电池价格昂贵，且砷是有毒元素，所以
非晶硅薄膜太阳能模组参数
（10W和12W组件）
圣睿太阳能提供非晶硅薄膜太阳能电池。下表显示是在标准条件下测试的稳定值：辐射度为1000W/㎡ ，光谱为AM1.5 ；温度为25°C（开路电压或短路电流可定制）。
TFSM-12W-17V TFSM-10W-17V
型号 TFSM-12W-17V TFSM-10W-17V
标准条件下稳定功率： Wp=12W±10% Wp=10W±10%
额定工作电压： Vm=17V±10% Vm=17V±10%
额定工作电流： Im=0.7A±10% Im=0.58A±10%
开路电压： Voc=24V±10% Voc=24V±10%
短路电流 ： Isc=0.98A±10% Isc=0.77A±10%
温度系数： Pm=-0.2%/℃ Pm=-0.2%/℃
尺寸：长度*宽度*厚度 409mm*613mm*4mm 309mm*613mm*4mm
横向结构： 激光式样 激光式样
安装装置： 铝框 铝框
重量： 2.5kg 2kg
工作温度： -40℃ to + 85℃ -40℃ to + 85℃
产品概述：
此太阳能模组可将太阳光转换为直流电。可用于给12V蓄电池充电，通常是太阳能产品或太阳能电力供应系统的重要组成部分。
非晶硅产品可在弱光或多云的天气情况下正常使用。
在光伏组件工作的起初几个月里，电参数特性：高于额定功率20%，工作电压9%，工作电流12%。其他的因素，如高温环境工作、光谱的改变和其他相关因素，都会引起组件性能相对额定参数产生10%的变化。
Specifications of amorphous silicon thin film PV module
(5W and 10W Module)
单晶硅、多晶硅、非晶硅三种太阳能电池介绍(1)
北极星电力网技术频道 作者: 2010-12-13 17:12:07 (阅606次)
所属频道: 太阳能 电源 关键词: 太阳能 电池
单晶硅太阳能电池
硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合．通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23．3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为19．44%，国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池（2cmX2cm）转换效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cmX5cm）转换效率达8.6%。
单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。
多晶硅薄膜太阳能电池
通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350－450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。
