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。化学相沉积主要是以SiH2CI2、SiHCIB、Sicl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料般选用Si、SiO2、Si3N4等。
中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒,并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池,称之为”硅粒”太阳能电池,但有关性能方面的报道还未见到。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,又无效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池。
(3)非晶硅薄膜太阳能电池
开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高转换效率和降低成本。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并得到迅速发展,其实早在70年代初,Carlso
等就已经开始了对非晶硅电池的研制工作,近几年它的研制工作得到了迅速发展,目前世界上已有许多家公司在生产该种电池产品。非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料,但由于其光学带隙为17eV,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退SW效应,使得电池性能不稳定。解决这些问题的这径就是制备叠层太阳能电池,叠层太阳能电池是由在制备的p、i、
层单结太阳能电池上再沉积一一个或多个Pi
子电池制得的。
22有机聚合物双层异质结太阳能电池
有机聚合物太阳能电池具有多种结构类型,但都呈夹心式。电池的顶部一般为透明的玻璃基底,上面镀有可透光的金属薄层作为前电极,一般为铟锡氧化物(ITO)。与前电极接触的是有机半导体层,它连接一层不透明的金属作为背电极。当外部负载通过金属导线与两个电极相连时,就形成一个太阳能电池,它的光伏效应区是有机半导体层。按照有机半导体层的结构,有机聚合物太阳能电池可以划分为三大类,即单层结构(单一有机或共轭聚合物材料)、双层异质结结构和体异质结结构。
对于聚合物双层异质结太阳能电池,其有机半导体双层由共轭聚合物(电子给体,类似于P型硅)和富勒烯或其衍生物(电子受体,类似于N型硅)构成,厚度常为100~200
m。常见的电子给体有聚噻吩、聚对苯乙烯撑及其衍生物,其中Pr