(1)矽基太陽能電池
1，單晶矽太陽能電池
在矽系太陽能電池中，單晶矽太陽能電池的轉換效率最高，技術也最成熟。高性能單晶矽電池是基於高質量的單晶矽材料和相關的發熱加工技術。目前，單晶矽的電接地技術已接近成熟。在電池制造中，諸如表面紋理化、發射區鈍化、分區摻雜等技術。被普遍采用。開發的電池主要有平面單晶矽電池和溝槽埋柵電極單晶矽電池。提高轉換效率主要依靠單晶矽的表面微結構處理和分區摻雜工藝。
在這方面，德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所保持著世界領先的水平。在這項研究中，通過光刻和攝影對電池表面進行紋理化，以制作倒金字塔結構。並在表面放了壹個13nm。厚氧化鈍化層結合兩層抗反射塗層，通過改進的電鍍工藝提高了板柵的寬高比:上述方法制作的電池轉換效率超過23%，但最大值可達23.3%。京瓷公司制備的大面積(225cm2)單晶矽太陽能電池轉換效率為19.44%，中國北京太陽能研究所也在積極從事高效晶體矽太陽能電池的研發。平面高效單晶矽電池(2cmX2cm)的轉換效率為19.79%，溝槽埋柵電極晶體矽電池(5cmX5cm)的轉換效率為8.6%。單晶矽太陽能電池的轉換效率無疑是最高的，在大規模應用和工業生產中仍然占據主導地位。但由於單晶矽材料價格的影響以及相應繁瑣的電池技術，單晶矽成本居高不下，大幅降低其成本難度很大。為了節約優質材料，尋找單晶矽電池的替代產品，薄膜太陽能電池得到了發展，其中多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池是典型代表。
2.多晶矽薄膜太陽能電池
通常的晶體矽太陽能電池是在350 ~ 450微米厚的優質矽片上制作的，矽片是從拉制或鑄造的矽錠上鋸下來的。所以實際上消耗了更多的矽材料。為了節省材料，人們在20世紀70年代中期開始在廉價的襯底上沈積多晶矽薄膜，但由於生長出的矽膜的晶粒尺寸，未能制成有價值的太陽能電池。為了獲得大晶粒尺寸的薄膜，人們從未停止研究，提出了許多方法。目前，化學氣相沈積(CVD)被廣泛用於制備多晶矽薄膜電池，包括低壓化學氣相沈積(LPCVD)和等離子體增強化學氣相沈積(PECVD)。此外，液相外延(LPPE)和濺射沈積也可用於制備多晶矽薄膜電池。化學氣相沈積主要采用SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4作為反應氣體，在壹定的保護氣氛下反應生成矽原子，沈積在加熱的襯底上。襯底材料通常是矽、二氧化矽、氮化矽等。
然而，發現難以在非矽襯底上形成大晶粒，並且容易在晶粒之間形成間隙。解決這個問題的方法是首先通過LPCVD在襯底上沈積壹層薄的非晶矽層，然後退火該非晶矽層以獲得更大的晶粒，然後在該籽晶上沈積壹層厚的多晶矽膜。因此，重結晶技術無疑是壹個非常重要的環節。目前采用的主要技術有固態結晶法和區熔重結晶法。除了再結晶工藝，多晶矽薄膜電池幾乎采用了所有制備單晶矽太陽能電池的工藝，使得制備的太陽能電池的轉換效率明顯提高。德國弗萊堡太陽能研究所在FZSi襯底上制備的多晶矽電池轉換效率為19%，日本三菱公司為16.42%。液相外延(LPE)的原理是熔化基質中的矽，並降低溫度以沈澱矽膜。美國Astropower公司LPE制備的電池效率達到12.2%。
中國光電發展技術中心的陳哲良利用液相外延在冶金級矽片上生長矽晶粒，設計出壹種類似晶體矽薄膜太陽能電池的新型太陽能電池，稱為“矽晶粒”太陽能電池，但尚未見到有關其性能的報道。多晶矽薄膜電池用矽量遠少於單晶矽，不存在效率下降的問題，並且可以在廉價的襯底材料上制備。其成本遠低於單晶矽電池，但效率高於非晶矽薄膜電池。因此，多晶矽薄膜電池將很快在太陽能市場占據主導地位。
3.非晶矽薄膜太陽能電池
發展太陽能電池的兩個關鍵問題是:提高轉換效率和降低成本。非晶矽薄膜太陽能電池因其成本低、便於大規模生產而受到人們的關註並得到迅速發展。事實上，早在20世紀70年代初，卡爾森等人就已經開始了非晶矽電池的研發工作，近年來，他們的研發工作發展迅速。目前世界上很多公司都在生產這種電池產品。非晶矽雖然是壹種很好的太陽能電池材料，但其光學帶隙為1.7eV，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區域不敏感，從而限制了非晶矽太陽能電池的轉換效率。另外，它的光電效率會隨著光照時間的延長而下降，也就是所謂的光致衰減S-W效應，使電池性能不穩定。解決這些問題的方法是制備疊層太陽能電池，這種電池是通過在制備的P、I和N單結太陽能電池上沈積壹個或多個P-i-n子電池制成的。
提高轉換效率和解決單結太陽能電池不穩定性的關鍵問題有:①它結合了不同帶隙的材料，提高了光譜響應範圍；(2)頂部電池的I層較薄，光照產生的電場強度變化不大，保證了I層中光生載流子的提取；(3)底電池產生的載流子約為單電池的壹半，光致衰落效應減小；(4)疊層太陽能電池的每個子電池串聯連接。制備非晶矽薄膜太陽能電池的方法有很多，包括反應濺射、PECVD、LPCVD等。反應原料氣體是用H2稀釋的SiH4，基底主要是玻璃和不銹鋼片。非晶矽薄膜可以通過不同的電池工藝制成單結電池和疊層太陽能電池。
目前，非晶矽太陽能電池研究取得兩大進展:第壹、三疊層非晶矽太陽能電池轉換效率達到13%，創下新紀錄；二、三層太陽能電池年產能達到5MW。美國聯合太陽能公司(VSSC)制造的單結太陽能電池最大轉換效率為9.3%，三帶隙三層電池最大轉換效率為13%，如表1所示。上述最大轉換效率是在小面積(0.25cm2)電池上實現的。據報道，單結非晶矽太陽能電池的轉換效率超過65，438+02.5%。日本中央研究院采取了壹系列新措施，非晶矽太陽能電池的轉換效率為13.2%。國內對非晶矽薄膜電池，尤其是疊層太陽能電池的研究不多。南開大學耿新華等人利用工業材料制備了面積為20X20cm2、轉換效率為8.28%、鋁背電極的A-Si/A-Si疊層太陽能電池。非晶矽太陽能電池因其轉換效率高、成本低、重量輕而具有巨大的潛力。但同時，由於其穩定性較低，直接影響了其實際應用。如果能進壹步解決穩定性問題，提高轉換率，那麽非晶矽太陽能電池無疑將是太陽能電池的主要發展產品之壹。