非晶硅薄膜

　　簡介
　　非晶硅薄膜是太陽能電池核心原材料之一，也稱微晶硅。按照材料的不同，當前硅太陽能電池可分為三類：單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。非晶硅薄膜就是相對于單晶硅和多晶硅來說的。當然除了使用除硅材質以外目前國內外還研制出了非硅系的薄膜技術，如采用CIGS、CdTe等作基質。
　　性質
　　非晶硅（amorphous silicon α-Si ）又稱無定形硅。單質硅的一種形態。棕黑色或灰黑色的微晶體。硅不具有完整的金剛石晶胞，純度不高。熔點、密度和硬度也明顯低于晶體硅。非晶硅的化學性質比晶體硅活潑。可由活潑金屬(如鈉、鉀等) 在加熱下還原四鹵化硅，或用碳等還原劑還原二氧化硅制得。結構特征為短程有序而長程無序的α-硅。純α-硅因缺陷密度高而無法使用。采用輝光放電氣相沉積法就得含氫的非晶硅薄膜，氫在其中補償懸掛鏈，并進行摻雜和制作pn結。非晶硅在太陽輻射峰附近的光吸收系數比晶體硅大一個數量級。禁帶寬度1.7～1.8eV，而遷移率和少子壽命遠比晶體硅低。現已工業應用，主要用于提煉純硅，制造太陽電池、薄膜晶體管、復印鼓、光電傳感器等。
　　應用前景
　　薄膜太陽電池作為一種新型太陽能電池，由于其原材料來源廣泛、生產成本低、便于大規模生產，因而具有廣闊的市場前景。薄膜電池基本上分為：非/微晶硅薄膜電池、CIGS薄膜電池和CdTe薄膜電池三種。其中，GIGS的轉換效率最高，約為10％～12%，CdTe的轉換效率次之，約為8.5%～10.5%，非/微晶電池最低，一般為6％～8%；但從原材料的可獲取性來看，非/微晶電池的原材料為硅烷，最為普遍，而另外兩種電池的原材料中均包含稀有元素化合物，可獲取性較低。 　　
　　近年來，非晶硅薄膜太陽電池逐漸從各種類型的太陽電池中脫穎而出，在全球范圍內掀起了一股投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽電池投入市場，必將極大地加速光伏建筑一體化、屋頂并網發電系統以及光伏電站等的推廣和普及。同時，非晶硅薄膜電池在高氣溫條件下衰減微弱，所以也適合高溫、荒漠地區建設電站。 　　
　　此外，不難看出，晶體硅電池產業鏈從上游多晶硅到硅棒、硅片、電池、組件，整個鏈條非常清晰，每一個上游環節的產品即是下游環節的原材料。而薄膜電池的產業鏈并不像晶體硅電池那樣縱深，設備以及原材料采購完成后將在薄膜電池廠統一加工制造完成。 　　
　　目前，雖然薄膜電池具有轉換效率低的劣勢，卻也同時具備成本低廉的優勢。非晶硅薄膜電池中硅的用量僅為普通多晶硅用量的1/100。根據AMAT的預測，未來兩年薄膜電池的成本可以繼續下降40%。成本下降的同時，效率也在提高。我們預計到2015年左右，非/微晶電池的轉換效率將達到15%，成本將達到1.28美元/W，CIGS電池的轉換效率將達到15%，成本將達到1美元/W，CdTe電池的轉換效率將達到13%，而成本將達到0.7美元/W。 　　
　　成本的降低必然帶來需求的提升，市場普遍預測，2012年薄膜電池的市場占有率將達到30%。實際上，薄膜電池與晶體硅電池并不存在誰完全替代誰的問題，誰的成本降的更快，將來就有可能獲得更多的市場份額，短期內來看，薄膜電池更有潛力。一旦薄膜電池能實現平價上網，需求將是指數級別的增長。