为了进一步降低晶体硅太阳电池的成本，近几年来，各国光伏学者发展了晶体硅薄膜太阳电池。即将晶体硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电他的激活层，不仅保持了晶体硅太阳电他的高性能和稳定性，而且使硅材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。利用晶体硅薄膜制备太阳电池的基本要求为：（1）晶体硅薄膜厚度为5-150µm；（2）增加光子吸收；（3）晶体硅薄膜的宽度至少是厚度的一倍；（4）少数载流子扩散长度至少是厚度的一倍；（5）衬底必须具有机械支撑能力；（6）良好的背电极；（7）背表面进行钝化；（8）良好的晶粒间界。

4．1 晶体硅薄膜的制音方法

4．1．1  半导体液相外延生长法（LPE法）

       LPE法生长技术已广泛用于生长高质量的外延层和化合物半导体异质结构，如GaAs、AIGaAs、Si、Ge、siGe等。LPE可以在平面和非平面衬底上生长，能获得结构十分完美的材料。用LPE技术生长晶体硅薄膜来制备高效薄膜太阳电池，近年来引起了广泛兴趣。

       LPE生长可以进行掺杂，形成n-型和p-型层，LPE生长设备为通用外延生长设备，生长温度为300°C-900°C，生长速率为0.2µm-2µm／min，厚度为0.5µm-100µm。外延层的形貌决定于结晶条件，并可直接获得具有绒面织构表面的外延层。

4．1．2  区熔再结晶法（ZMR法）

       在硅（或其它廉价衬底材料上）形成SiO，层，用Lp-CVD法在其上沉积硅层（3µm-5µm，晶粒尺寸为0.01-0.µm），将该层进行区熔再结晶（ZMR）形成多晶硅层。

       控制ZMR条件，可使再结晶硅膜中的腐蚀坑密度由1×I07cm-2下降到1-2×106cm-2，同时（100）晶相面积迅速增加到90％以上。为了满足光伏电池对层厚的要求，在ZMR层上用CVD法生长厚度为50µm-60µm的硅层作为激活层，用扫描加热使其晶粒增大至几毫米，从而形成绝缘层硅结构（SOI），激活层为p型，电阻率为1Ω•cm-2Ω•cm。为获得高质量的激活层，在进行Lp-CVD前，对ZMR层表面进行HCI腐蚀处理。

       为制备多晶硅薄膜太阳龟池，在激活层表面进行腐蚀形成绒面织构，并在其上进行n-型杂质扩散形成p-n结，然后进行表面钝化处理和沉积减反射层，并制备上电极，进行背面腐蚀和氢化处理，制作背电极，即制成多晶硅薄膜太阳能电池。

       上述结构不但有效地降低串联电阻，还能增加背反射。在10cm×10cm面积上获得转换效率为14. 22％的多晶硅薄膜太阳电池。

4．1．3 等离子喷涂法（PSM）

       采用DC一RF混合等离子系统。以纯度为99.9999％，粒度为50µm一150µm的p-型晶体硅粉作为原材料，用Ar气作为携带气体，由DC-RF等离子体进行喷涂。原料贮存盒和携带气体管道涂覆Si-C-N-O化合 物，防止金属杂质污染。

       硅粉在高温等离子体中加热熔化。熔化的粒子沉积在衬底上，衬底由加热器加热，沉积前，用红外热偶测试衬底温度，使之保持在1200℃，沉积室由不锈钢制成，用无油泵抽真空，其真空度为1.33×10-2pa。等离子体由Ar和少量H构成，沉积时压强为8×10-8pa。沉积的多晶硅膜厚度为200µm-1000µm。多晶硅晶粒尺寸为20µm-50µm，沉积速率大于10µm／s。

       用等离子体喷涂沉积多晶硅薄膜太阳电池，全部采用低温等离子CVD工艺。用碱或酸溶液腐蚀沉积的多晶硅层，在其上于200℃用等离子CVD形成厚度约200×10-8cm的微晶硅作为发射层，并制备ITO减反射层和银浆电极构成太阳电池。面积为lcm2，在AM1.5、100mW／cm2条件下，电他转换效率为了η=4.3%。

4．1．4叠层法

       在较低的温度300℃下，用叠层技术，在经预先氟化处理的玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜，该方法类似于沉积a-Si：H薄膜。在低温下用等离子增强化学气相沉积法（PELVD）沉积大面积多晶硅薄膜。

       一般，p。型掺杂多晶硅薄膜用叠层技术沉积，其厚度为0.28mm～5.78mm。典型的沉积条件为：SiF4流量为60SCCm，氢流量为15SCCm，沉积温度为300℃，微波功率为200W，压强为53.3Pa。进行卜型掺杂沉积时，在氢气中混合10ppmPH3，流量为18SCCm。每次沉积持续和原子氢处理时间为10s。由于沉积时，掺杂用的PH3和源SiF4加入氢等离子体区域，这样可以较好地控制膜中的P和Si的比例。

       在100K-400K温度范围内，用霍尔效应和电导测量确定其载流子输运特性。实验表明，材料结构是膜厚的函数，霍尔迁移率随膜厚度增加而增加，样品的最高迁移率区是在薄膜表面附近。载流子电导由晶粒问界势垒决定。

4．1．5化学气相沉积法（CVD）

       用化学气相沉积法（CVD），在铝陶瓷衬底上沉积3µm-5µm的硅薄膜。为了获得高质量的硅薄膜，铝陶瓷衬底上预先沉积Si3N4／SiOx双层膜。在硅薄膜沉积时，引入硼掺杂。用CW-Ar激光束溶化沉积的硅膜，在氮气氛中，400℃-500℃下再结晶。

       制备薄膜太阳电池时，用常规方法进行P扩散和沉积ITO膜，用氢等离子处理来钝化晶体缺陷。电池也可采用MgF2（110×10-8cm）／TiO2（650×l0-8cm）双层减反射膜，MgF2层用电子束蒸发方法沉积，TiO2层用常压CVD沉积。该方法制备的太阳电池厚度为4．2µm，短路电流为25.5mA／cm2，开路电压为0.48V，FF为0．53，η=6.52％。