什么是非晶硅薄膜電池？結構組成和優點是什么？

非晶硅薄膜電池是太陽能電池中的一種，其有著生產成本低廉、生產過程環保無污染、弱光發電性能優良、高溫發電性能優良、綜合發電能力強等顯著優勢。在當前有著廣闊的發展空間，那么什么是非晶硅薄膜電池？其結構組成和優點是什么？本文oety歐億體育為大家詳細介紹。



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。非晶硅與晶態硅（如單晶硅或多晶硅）不同，它沒有規則的晶格結構。其優點在于制備過程簡單、弱光響應好、生產成本低、柔性可折疊等特點。

非晶硅薄膜太陽能電池產品可分為小片型和大片型。其中小片型為發電功率小，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消費型電子產品領域，要求太陽能電池產品使用壽命在3-5年以上；大片型為發電功率較大，一般在10W以上，其主要應用于大中型光伏發電系統，如屋頂光伏系統，地面光伏電站，BIPV光伏發電系統等。

二、非晶硅薄膜電池的結構組成

1、基板（Substrate）：該基板通常是玻璃、塑料或金屬，用作支撐結構，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部，以增加光的吸收效率。

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

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



三、非晶硅薄膜電池的封裝技術

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

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。

其封裝工藝流程是：在大片非晶硅薄膜太陽能電池設計位置處用絲網印刷機印刷上引出導線焊接用導電銅膏，烘干固化；再進行第二次絲網印刷在整塊電池上絲網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計好的小片電池，再在導電銅膏上手工焊接導線。

該技術的缺點是：

1、生產工藝較復雜，需要絲網印刷設備，絲印工藝要求高；絲印技術通常必須在電池四邊留1mm左右寬度的空白區以便定位和方便規模化生產，四邊絲印無保護區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格的大片非晶硅薄膜太陽能電池通過玻璃切割機按設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）的空白區以便方便玻璃切割定位，減少后續工藝流程復雜度，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介紹。如果太陽能薄膜電池能充分展現潛在的優勢，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。