太陽(yáng)能電池是一種有效地吸收太陽(yáng)能輻射并將其轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體電子器件。薄膜太陽(yáng)能電池是將具有不同功能和作用的一系列薄膜經(jīng)過(guò)連線(xiàn)等工藝制作而成的太陽(yáng)能電池板。與其它太陽(yáng)能電池相比，薄膜太陽(yáng)電池既具有晶體硅電池性能穩(wěn)定、工藝成熟和高效的優(yōu)點(diǎn)，又有大幅度減少材料用量、從而大幅度降低制造成本的潛力，因而成為目前的研究熱點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，晶硅太陽(yáng)能電池是第一代技術(shù)，薄膜太陽(yáng)能電池則是第二代技術(shù)。
對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池的研究主要開(kāi)始于20世紀(jì)80年代。大部分都采用硅作為最基本的材料，也就是說(shuō)將多層的不同導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅薄膜或非晶硅薄膜沉積起來(lái)，以達(dá)到增加太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化效率的效果，其光電轉(zhuǎn)換效率一般穩(wěn)定在11％—13％。薄膜型太陽(yáng)電池技術(shù)具有可吸收散射光、可撓性與可制作大面積太陽(yáng)電池等特性，特別是與結(jié)晶硅型太陽(yáng)電池相比，其所消耗的材料成本更為經(jīng)濟(jì)，因此備受產(chǎn)業(yè)界人士看好。短期而言，在上游硅材料短缺仍難緩解的情況下，薄膜型太陽(yáng)電池將成為太陽(yáng)電池市場(chǎng)的另一個(gè)最佳選擇.
由于薄膜型太陽(yáng)電池的主動(dòng)面積(Active Area，包括半導(dǎo)體層及接觸層)厚度約只有1～10μm，不像傳統(tǒng)厚膜型的厚度約為100～300μm，且需要使用大量、價(jià)格昂貴的半導(dǎo)體材料，因此相比之下可省下許多材料成本。另外，其基材選擇性多樣，包括玻璃、塑料或金屬薄片等，模塊封裝也較容易，且可做成半透光型，因而能吸收漫射光源，并可大面積制造，非常適合做成與建筑物整合的太陽(yáng)光電板(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)。
而若以塑料或金屬薄片等為基材，更可制成可撓性太陽(yáng)電池，應(yīng)用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品，用途更加廣泛。此外，由于可用連續(xù)制造方式生產(chǎn)，因此可利用自動(dòng)化流程來(lái)降低成本。在全球硅材料持續(xù)供貨吃緊的情況下，薄膜型太陽(yáng)電池的商品化發(fā)展正備受業(yè)界矚目，預(yù)計(jì)未來(lái)2～3年將是其市場(chǎng)快速起飛的關(guān)鍵期。
薄膜型太陽(yáng)電池分類(lèi)
薄膜型太陽(yáng)電池技術(shù)依材料類(lèi)型主要可分為：薄膜硅及非晶硅(Amorphous Silicon,a-Si)，以及二六族化合物半導(dǎo)體材料碲化鎘(CdTe)及二硒化銅銦(CuInSe2,CIS)等(表1)。目前商業(yè)化的薄膜型太陽(yáng)光電模塊效率相比主流的結(jié)晶硅型效率(15～17%)仍然較低，一般多在10%以下。
薄膜太陽(yáng)能電池又可分為多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、色素增感太陽(yáng)能電池、銅銦硒薄膜太陽(yáng)能電池等。
多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，特點(diǎn)是使用的硅材料遠(yuǎn)較單晶硅少，又無(wú)效率衰退問(wèn)題，并且有可能在廉價(jià)襯底材料上制備，其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池，因此多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。工藝特點(diǎn)是在廉價(jià)襯底上沉積多晶硅薄膜，目前薄膜制備多采用化學(xué)氣相沉積法，包括低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）工藝、液相外延法（LPE）和濺射沉積法四種工藝。
化學(xué)氣相沉積主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4，為反應(yīng)氣體，在一定的保護(hù)氣氛下反應(yīng)生成硅原子并沉積在加熱的襯底上，襯底材料一般選用Si、SiO2、Si3N4等。通過(guò)固相結(jié)晶法和中區(qū)熔再結(jié)晶法等再結(jié)晶工藝，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率明顯提高。另外所有制備單晶硅太陽(yáng)能電池的技術(shù)也應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)能電池。德國(guó)費(fèi)萊堡太陽(yáng)能研究所在FZSi襯底上制得的多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率為19％，日本三菱公司用該法制備電池，效率達(dá)16.42%。
液相外延（LPE）法的原理是通過(guò)將硅熔融在母體里，降低溫度析出硅膜。美國(guó)Astropower公司采用LPE制備的電池效率達(dá)12.2％。中國(guó)光電發(fā)展技術(shù)中心的陳哲良采用液相外延法在冶金級(jí)硅片上生長(zhǎng)出硅晶粒，并設(shè)計(jì)了一種類(lèi)似于晶體硅薄膜太陽(yáng)能電池的新型太陽(yáng)能電池，稱(chēng)之為“硅?！碧?yáng)能電池。
