多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 多晶硅电池与多晶硅薄膜电池的主要区别在与两个方面： 目前，多晶硅薄膜太阳电池的研究重点有两个方面：一是制备电池的工艺和方法；二是薄膜太阳电池衬底的选择。 一、制备电池的工艺和方法 多晶硅薄膜太阳能电池的结构和制备工艺虽然有所不同,但原理上是一致的,多晶硅薄膜太阳能电池的制备过程中:衬底材料有玻璃、c2Si、p2Si、SiC、Al2O3、SiO2膜等;隔离层是在衬底上再沉积一层薄膜,如在玻璃衬底上沉积SiO2薄膜,起介质层 (绝缘)和隔膜层(阻止衬底中杂质渗入多晶硅薄膜)的作用;籽晶层一般用低温等离子体法(LPCVD)制备;通过再结晶等方法使晶粒增大;用CVD等方法在其上生长多晶硅薄膜;p2n结可在沉积多晶硅薄膜的同时掺硼、磷等获得;光学限制即上下表面织构化和减反射;电学限制即制备前后电极的欧姆接触;电极制备方法主要有丝网印刷、光刻、电子束蒸发和电子镀等;钝化包括晶粒晶界钝化和表面钝化。 制备多晶硅薄膜的工艺方法 多晶硅薄膜是多晶硅薄膜太阳能电池的主体部分，薄膜质量的好坏直接影响太阳能电池性能的好坏。多晶硅薄膜制备工艺的主要区分点在其沉积温度和沉积方式,因此不同的沉积温度和沉积方式的控制直接影响薄膜的质量,从而影响着多晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率。通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350-450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。主要的多晶硅薄膜的制备方法有:化学气相沉积法(CVD)、再结晶法、液相外延法(LPE)、溅射沉积法和等离子喷涂法(PSM)。 化学气相沉积法(CVD) 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4，为反应气体，在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。 一般化学气相沉积法(CVD) 该法先用加热器将衬底加热至适当的温度,然后通以反 应气体(如SiF4、SiH4等),在还原气氛(H2)下反应生成硅原子并沉积在衬底表面形成薄膜。反应温度较高(800～1200℃)，且难以形成较大的颗粒多晶硅，并且容易在晶粒之间形成孔隙,对制备较高光电转换效率的太阳能电池很不利。随着技术的进步又出现了等离子增强化学气相沉积法(PECVD)和热丝化学气相沉积法(HFCVD)。 等离子增强化学气相沉积法(PECVD)[44] 该法是在非硅衬底上制备晶粒较小的多晶硅薄膜的一种方法,其制备温度很低(100～400℃),晶粒很小(约10-7 m数量级),但已属于多晶硅薄膜,几乎没有效率衰减问题。 邱春文等以SiF4/H2混合气体作为反应气源时能在低温下(<400℃)制得大颗粒(直径>100nm)、择优取向(220)明显的优质多晶硅薄膜，加入少量的SiH4气体后,多晶硅薄膜的结构并不会发生明显的改变,但其生长速率提高了将近 10倍,达到0192nm/s。目前用这种方法制备的多晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率已经达到10.7%，但是该方法也存在生长速度慢且薄膜易受损等问题,有待今后研究改进。 热丝化学气相沉积法(HFCVD) 该法的热丝是耐高温且有一定韧性和机械强度的金属丝,一般为钨丝或钽丝,金属丝通电后发热至高温,电离反应气体(SiF4、SiH4、H2等)产生等离子体,发生复杂的物理化学反应之后形成硅原子,硅原子再沉积在基片上形成薄膜。王丽春等用HFCVD法在普通玻璃衬底上低温沉积多晶硅薄膜,研究热丝与衬底间距(5～10mm),热丝温度(1400～ 1800℃)和衬底温度(205～320℃)对多晶硅薄膜的晶化率、晶粒尺寸、晶粒取向以及形貌的影响规律。实验结果表明:随着热丝与衬底间距增加,多晶硅薄膜的晶化率和晶粒尺寸明显减小;随着热丝温度的降低,多晶硅薄膜的晶化率先不断增大后突然大幅度减小。
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