关键字：硅基薄膜太阳电池、光伏发电、别墅太阳能发电

 

非晶硅薄膜光伏发电电池工艺具有技术简单、发展比较成熟等优势和特点，是世界上第一个商业化的薄膜组件，该薄膜组件自上世界70年代诞生以后，就获得了飞速发展，不仅在空间领域成为主要的优质电源，在别墅太阳能发电领域也获得了重要突破。当前，非晶硅薄膜电池已经形成年产几十兆瓦的生产规模。

 

自1976年Carlson和Wronski发明的第一个非晶硅a-Si(n=2. 4%)太阳电池诞生以来，光伏发电的科研人员对非晶硅太阳电池的材料和电池结构等方面进行了广泛深入的研究，并取得了巨大的进展。

 

1981年，Tawada和Hamakawa等人采用p型a-SiC:H薄膜，将其作为非晶硅太阳光伏发电电池的窗口层，该做事使得非晶硅太阳电池的转换效率达到7. 1%，实现了历史性的突破。

 

1982年，Catalano使用p型a-SiC:H，使单结非晶硅光伏发电电池的光电转换效率达到了10. 1%。1996年，D. Fischer等人提出了非晶/微晶叠层电池设想，制造成功的双结电池初始效率达到13%，稳定效率为10%。

 

1997年，Yang等人利用a-Si/a-SGe/a-SiGe三结叠层结构，获得了光电转换效率初始值为14. 6%，稳定值可达13%的光伏发电电池。2011年，Uni-Solar采用非晶/锗硅/纳米硅电池技术，更是将非晶硅电池效率提高到16. 4%。

 

在2009年6月美国举行的IEEE第34届太阳能年会上，Uni-Solar报道了大面积实用化(400 cm²)聚酰亚胺衬底电池，该电池采用卷对卷批产技术，利用激光切割技术形成集成化组件，质量比功率超过1 600 Wp/kg，最高可达2 000Wp/kg；效率达到11. 2%(AM1. 5)，整个组件的质量比功率达到565 Wp/kg。这是近几年实用化柔性薄膜电池及组件的质量比功率最高纪录，也代表了空间用柔性薄膜电池的最高水平，目前有关别墅太阳能发电行业的最高功率尚未显示。

 

非晶硅电池按各层制备的顺序可以分为P-i-n型和n-i-p型，又可分为单结和多结电池，如下图所示：

(a)p-i-n型单结非晶硅电池    (b)p-i-n型多结非晶硅电池

 

(a)n-i-p型单结非晶硅电池   (b)n-i-p型多结非晶硅电池

单结非晶硅电池的效率较低，光致衰减严重。但随着技术的飞速发展，采用纳米硅、纳米锗硅材料和非晶硅材料组成多结太阳光伏发电电池，就可以获得较高的效率，稳定性也很好。因此，非晶硅电池的使用也扩展到了别墅太阳能发电领域，无论是居民屋顶的光伏发电设备还是并网系统，都有该类产品的使用痕迹。