非晶硅薄膜電池是太陽能電池中的一種，其有著生產(chǎn)成本低廉、生產(chǎn)過程環(huán)保無污染、弱光發(fā)電性能優(yōu)良、高溫發(fā)電性能優(yōu)良、綜合發(fā)電能力強等顯著優(yōu)勢。在當前有著廣闊的發(fā)展空間，那么什么是非晶硅薄膜電池？其結(jié)構(gòu)組成和優(yōu)點是什么？本文邁貝特為大家詳細介紹。



一、什么是非晶硅薄膜電池？

非晶硅薄膜電池是一種太陽能電池，它使用非晶硅（a-Si）作為半導體材料。非晶硅與晶態(tài)硅（如單晶硅或多晶硅）不同，它沒有規(guī)則的晶格結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于制備過程簡單、弱光響應好、生產(chǎn)成本低、柔性可折疊等特點。

非晶硅薄膜太陽能電池產(chǎn)品可分為小片型和大片型。其中小片型為發(fā)電功率小，一般在10W以下，其主要應用于太陽能燈具，太陽能玩具，太陽能充電器等離網(wǎng)消費型電子產(chǎn)品領(lǐng)域，要求太陽能電池產(chǎn)品使用壽命在3-5年以上；大片型為發(fā)電功率較大，一般在10W以上，其主要應用于大中型光伏發(fā)電系統(tǒng)，如屋頂光伏系統(tǒng)，地面光伏電站，BIPV光伏發(fā)電系統(tǒng)等。

二、非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)組成

1、基板（Substrate）：該基板通常是玻璃、塑料或金屬，用作支撐結(jié)構(gòu)，并可能在某些情況下也作為電池的電極。

2、透明導電氧化物（TCO）：在基板上，首先沉積一層透明導電氧化物，如氧化錫銦（ITO）或氧化鋅鋁（AZO）。這一層的作用是允許光線進入電池的同時，也為電池提供了一個電極。

3、P層（P-doped Layer）：這是非晶硅薄膜電池的一個摻雜層，通常摻雜有硼元素，使其成為正型半導體。

4、I層（Intrinsic Layer）：這是電池的主要光吸收層，由純凈的非晶硅制成。當太陽光照射到這一層時，會在其中產(chǎn)生光生電子和空穴。

5、N層（N-doped Layer）：這也是一個摻雜層，通常摻雜有磷元素，使其成為負型半導體。

6、背電極（Back Electrode）：在N層的頂部，有一個背電極，通常由金屬（如鋁）制成。它用于從電池中提取電流，并可以充當反射層，將未吸收的光線反射回電池內(nèi)部，以增加光的吸收效率。

這種結(jié)構(gòu)通常被稱為p-i-n結(jié)構(gòu)。但是還有其他種類的非晶硅薄膜電池，例如n-i-p結(jié)構(gòu)，它們的制造和層次排列與p-i-n結(jié)構(gòu)相反。

非晶硅薄膜電池還可以采用多結(jié)構(gòu)，這意味著在一個電池單元中堆疊多個p-i-n結(jié)構(gòu)，每個結(jié)構(gòu)都是為了吸收太陽光譜中的不同部分而優(yōu)化的，從而進一步提高效率。



三、非晶硅薄膜電池的封裝技術(shù)

第一種：采用EVA材料，用玻璃層壓封裝。這種封裝效果最好，能保證產(chǎn)品在戶外使用20年以上。但這種技術(shù)成本較高，主要用在應用于中大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的大片型非晶硅薄膜太陽能電池組件產(chǎn)品上，而應用于消費性電子產(chǎn)品領(lǐng)域的小型太陽能產(chǎn)品的非晶硅薄膜太陽能電池產(chǎn)品不適宜采用該技術(shù)。

第二種：以PVC膠膜貼附在薄膜太陽能電池層上面進行封裝。該方式的缺點是：PVC膠膜貼附的封裝效果一般，水汽極易浸入電池層，侵蝕太陽能電池；PVC膠膜貼附工藝容易形成氣泡，影響美觀降低成品率，同時氣泡區(qū)域也容易被侵蝕；超聲點焊效果不佳，UV膠在實際使用中容易老化脫落，不夠美觀；采用PVC膜封裝直接暴露在戶外的有效使用壽命短，通常半年左右。

第三種：采用絲網(wǎng)印刷耐酸堿油墨的方法，在非晶硅薄膜電池表面印刷一層耐酸堿的油墨進行封裝。該技術(shù)來源于電路板制造工藝中印刷保護油墨保護電路板的技術(shù)。

其封裝工藝流程是：在大片非晶硅薄膜太陽能電池設(shè)計位置處用絲網(wǎng)印刷機印刷上引出導線焊接用導電銅膏，烘干固化；再進行第二次絲網(wǎng)印刷在整塊電池上絲網(wǎng)印刷上一層保護油墨（導電銅膏位置處不印刷），烘干固化。再進行玻璃切割，將大片電池切割成設(shè)計好的小片電池，再在導電銅膏上手工焊接導線。

該技術(shù)的缺點是：

1、生產(chǎn)工藝較復雜，需要絲網(wǎng)印刷設(shè)備，絲印工藝要求高；絲印技術(shù)通常必須在電池四邊留1mm左右寬度的空白區(qū)以便定位和方便規(guī)?；a(chǎn)，四邊絲印無保護區(qū)是降低壽命的潛在隱患；

2、由于小片非晶硅薄膜太陽能電池均是由同一規(guī)格的大片非晶硅薄膜太陽能電池通過玻璃切割機按設(shè)計尺寸和版圖裁切而成，其絲印也是一次性在大片上完成絲印，因此在每塊小片四周需要留一定間隙（1-2mm）的空白區(qū)以便方便玻璃切割定位，減少后續(xù)工藝流程復雜度，降低成本；

3、由于絲印導致的工序較復雜，成品率不夠高；

4、絲印油墨厚度很薄（無法進一步增厚保護層），容易刮破傷及電池。

以上是非晶硅薄膜電池的相關(guān)介紹。如果太陽能薄膜電池能充分展現(xiàn)潛在的優(yōu)勢，我們可以預見未來在城市的建筑中，這種薄膜太陽能電池不僅會布滿屋頂，還會覆蓋建筑的正面。在新建的房屋中，它們有望被作為屋頂材料整體使用。此外，這些電池還有望為新型太陽能汽車及卡車提供動力。