摘要：清華大學材料科學與工程系教授莊大明在接受記者采訪時說道：“薄膜太陽能電池技術代表了光伏技術的發展方向。在今后一段時間里，會出現薄膜太陽能電池與晶硅電池共存的局面，但是薄膜光伏產品終將很快會在市場上擴大份額，并快速增長。”清華大學教授的一番話道出了薄膜電池在現在和未來光伏行業的重要性。本文從國內外兩個方面闡述了硅基薄膜電池和銅銦鎵硒電池的研究進展。

　　硅基薄膜太陽能電池研究進展

　　(1)國內研究進展

　　南開大學從材料設計出發，設計并合成了一種多空氧化鋁空心六角對稱蜂巢狀絨面結構，使材料的陷光性得到了很大的提成，這種材料合成的非晶硅太陽能電池的效率達到了8.3%，相較于普通的鋁摻雜的氧化鋅（AZO）襯底的效率6.7%，效率提升了23.88%，是我國非晶硅電池領域研究重要的突破。

　　湖南共創光伏科技有限公司利用低壓化學氣相沉積法(LPCVD)在玻璃襯底上沉積了氧化銦錫(ITO)薄膜，在此基礎上合成了硼摻雜氧化鋅(BZO)薄膜，合成的ITO/BZO薄膜在非晶硅薄膜電池上的應用表明，復合薄膜使得分晶硅薄膜太陽能電池的轉化率提高了0.2%。除此之外，ITO的緩沖層利于BZO晶粒尺寸的生長，并且明顯可以提高其導電性。

　　浙江正泰太陽能科技有限公司，在以聚亞酰胺(PI)為襯底上，利用傳統硅基薄膜太陽能電池的生產設備，制備了n-i-p型的單結非晶硅薄膜太陽能電池。該電池組件經過封裝后，轉化效率達到了5.13%。雖然轉化率不高，但是這是在柔性基底上制備非晶硅薄膜電池領域內的一項重要突破。

　　(2)國際研究進展

　　Eric Johlin等在2016年設計并合成了一種三維立體結構的非晶硅太陽能電池。這種非晶硅太陽能電池的制備主要分為三個步驟，第一步，在N型摻雜非晶硅上沉積厚度為1000mm的本征非晶硅;第二步，在本征非晶硅上刻蝕深度為850mm、底部直徑為80nm，開口直徑為150nm的納米孔，第三步，沉積P型非晶硅和ZnO電極。這種三維結構型的非晶硅電池相較于平面型結構的非晶硅電池，陷光性有了很大的改善，其電流密度提高了45%，轉化率高達10.4%。

　　Sourav Mandal等人通過在微晶硅和非晶硅之間加入1.0nm厚的納米晶硅，有效的減弱了微晶硅和非晶硅之間的界面失配，這種微晶硅/非晶硅的雙層結構使得制備的非晶硅電池在500nm之后波長的太陽能電池量子轉化效率明顯提高。轉化率高達9.46%,相較于只采用非晶硅制備的薄膜電池，效率提升了14.3%。

　　Ishizaki,K 等人在2015年研究了基于光子晶體在超薄微晶硅表面對轉化率的影響，得到了8.7%的轉化率;O.Vetterl 等人，通過調變硅烷和氫氣混合氣體的比例，再過渡到無定型生長的過程中找到了最佳比例，這個方法合成的微晶硅薄膜太陽能電池的效率高達12%.

　　銅銦鎵硒薄膜太陽能電池研究進展

　　(1)國內研究進展

　　四方創能光電技術有限公司和清華大學合作研究研究了玻璃基和柔性不銹鋼襯底的GICS電池。利用CIGS四元靶材濺射后進行熱處理，利用不同含量的Ga的四元靶材進行濺射，在預制膜中形成Ga含量的梯度差，然后，在H₂Se氣體中進行高溫退火處理，最后，使光吸收層形成U形帶隙。經中科院太陽能光伏發電系統和風力發電系統質量檢測中心的認證，玻璃基的CIGS薄膜電池的轉化率為20.33%，柔性不銹鋼CIGS薄膜電池的轉化率為19.24%。這是我國在CIGS領域內的重要突破。

　　中國建材集團收購的Avancis在2016年刷新了CIGS電池封裝效率的世界紀錄，轉化率高達17.9%，該項研究得到了弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的認證。

　　漢能旗下德國的Solibro在2015利用磁控濺射制備的CIGS薄膜太陽能電池的轉化率已經達到18.4%;漢能與2012收購的美國GSE研發了一種新型的ICI封裝技術。ICI封裝技術提高了電池的轉化效率，降低封裝成本，為量產提供了重要得依據。

　　(2)國際研究進展

　　德國的氫能和可再生能源研究中心(ZSW)對CIGS薄膜電池的研究一直處于領先地位。ZSW在2010年CIGS薄膜電池的轉化率達到20.3%;在之后幾年內，銅銦鎵硒電池的轉化效率也一直被ZSW打破，到2016年，其使用共蒸發法制備的小面積銅銦鎵硒電池轉化率達到了22.6%，這個記錄獲得了弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的認證。目前，CIGS薄膜電池的最高紀錄由日本太陽能前沿公司創造，轉化率達到了22.9%。

　　結語

　　目前，我國非晶硅薄膜電池的研究相對較少，南開大學將非晶硅電池的效率做到了8.3%，而國際上最高效率已經達到了10.4%，在非晶硅領域轉化率研究方面，我國和國際仍然存在一定的差距;四方創能和清華大學聯合研發的轉化率為20.33% CIGS電池和目前世界的最高轉化率22.9%仍然存在一定的差距。