南开大学光电子薄膜器件与技术研究所 光电信息技术科学教育部重点实验室 光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室 耿新华

一 前言

光伏发电要成为能源的重要组成部分必须实现低成本，而薄膜太阳电池被公认具有低成本优势，最先达到上网电价平价点。目前已达到实用化的薄膜太阳电池是硅基(主要是非晶硅基如a-Si、a-SiGe)薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池。

其中，硅基薄膜电池具有更多的优势，主要表现在:1、硅材料储量丰富(地球上储量第二大元素)，而且无毒、无污染。2、制造温度低(～200℃），能量回收期短。3、产业链短，自动化程度高。材料和电池同步完成，而且易于实现集成化，便于大面积连续生产。4、品种多，用途广。只需改变气相成分可制备各种硅基单结电池和叠层结构电池，如a-Si、a-SiGe单结电池，a-Si/a-SiGe、a-Si/a-SiGe/a-SiGe叠层电池等。器件功率、输出电压、输出电流都可自由设计，制造适合不同需求的多品种产品。5、良好的弱光响应特性。非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内，几乎都比单晶硅大一个数量级，其本征吸收系数高达105cm-1，使得非晶硅太阳电池对低光强有较好的响应。

现场发电实验证明，硅基薄膜电池比同样标称功率的晶体硅电池的发电量多10%～30%。因此，硅基薄膜电池是人们研究最多、发展最广泛，并最早实现规模化生产的薄膜电池。下面将综述硅基薄膜电池的发展历程，当前面临的挑战和机遇，以及未来的发展趋势。

二 硅基薄膜太阳电池的发展历程

1 a-Si电池的诞生与初期的繁荣

上世纪70年代曾发生的能源危机促使科学家把对a-Si材料的一般性研究转向廉价太阳电池应用技术创新。……