薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，其用硅量极少，更容易降低成本，同时它既是一种高效能源产品，又是一种新型建筑材料，更容易与建筑完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。

　　薄膜太阳能电池虽然早已出现，但由于光电转换效率低、衰减率（光致衰退率）较高等问题，前些年未引起业界的足够关注，市场占有率很低。随着其技术的不断进步，光电转换效率得到迅速提高，现在比2年以前约提升了30%-40%，虽然仍然与晶体硅电池相比有很大差距，但其用料少、工艺简单、能耗低，成本有一定优势，越来越被业界所接受。因此近3年来薄膜太阳能电池产业得到较快发展。

　　全球太阳能电池产业1994－2004年10年里增长了17倍，2005年总产量1656WM，同比增长38.7％，总产量已超过2300MW，累计装机发电容量已超过5GW，2005年，世界光伏市场安装量同比增长34％，达到1460WM，其中德国占全世界的57％，日本约占20％，美国约为7％，2010年全球太阳能电池产量将达到4.5GW，市场将达到186－231亿美元，年安装容量将达3.2－3.9GW，预计2006－2010年光伏产业需求的年均增长率约23.8％。太阳能电池生产主要分布日本、欧洲和美国，2005年产量占比为日本46％、欧洲28％、美国9％、其他17％，中国已成为第四大生产国，2005年前10大厂商为Sharp、QCells、Kyocera、BPSolar、Sanyo、MitsubishiElectric、RWE、ShellSolar、Motech、Suntech，占总产量的89％，最大的生长商夏普2005年产量预计达450MW，增长2.7倍，产能将达600MW，占全球1/4以上。

　　太阳能电池技术研发的热点是以晶硅材料为基础的高效电池和薄膜电池，澳大利亚新南威尔士大学高效单晶硅电池效率已达24.7％，美、日、德已达到20％以上；澳大利亚新南威尔士大学多晶硅电池效率已突破19.8％，美、德等达到18％以上，薄膜电池的研究主要集中在非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜、CdTe、CIS上，非晶硅薄膜电池实验室稳定效率已突破13.0％，CdTe电池效率达到15.8％，CIS电池效率18.8％%，多晶硅薄膜电池的研究工作发展迅速，已成为世界关注的新热点。

　　我国的光伏特发电应用始于20世纪70年代，在20世纪末，我国的太阳能电池的研究和生产处于基础和小规模阶段，然而进入21世纪，已建成7个初具规模的光伏电池生产厂，光伏电池组件的年生产能力为4.5MW左右，其中，单晶硅电池为2.5MW，非晶硅电池为2MW，但多晶硅电池只有少量的中试产品，远远满足不了需要。

　　我国太阳能电池产业水平，除无锡尚德等少数企业进入国际一流行业且部分技术国际领先外，整体研发和大生产技术与国际先进水平尚有差距，但差距不大。拥有的技术和专利集中在少数企业，相当多的企业缺乏创新能力。

　　当有适当的光照射到P-N结太阳能电池上后，由于光伏效应而在势垒两边产生了电动势。因而光伏效应是半导体电池实现光电转换的的理论基础，也是某些光电器件的赖以工作的最重要的物理效应。

　　由于pn结势垒区内存在较强的内建电场（由n区指向p区），结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p区电子穿过pn结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电势升高，n端电势降低，于是在pn结两端形成了光生电动势，这就是pn结的光生伏特效应。由于光照在pn结两端产生光生电动势，相当于在pn结两端加正向电压V，产生正向电流I。

　　在pn结开路的情况下，光生电流和正向电流相等时，pn结两端建立起稳定的电势差V（p区相对于n区是正的），这就是光电池的开路电压。如将pn结与外电路接通，只要光照不停止就会有源源不断的电流通过，pn结起到了电源的作用。这就是光电池的基本原理。如图所示：

　　多晶硅材料则是由许多单晶颗粒（颗粒直径为几微米至几毫米）的集合体。各个单晶颗粒的大小，晶体取向彼此各不相同。

　　多晶硅与单晶硅的主要差别在于多晶硅内存在许多晶粒间界。为了尽可能的减小晶粒间界的影响，使多晶硅太阳能电池具有合适的光电转换性能，通常多晶硅是选用太阳能电池级以上纯度的硅料，经过烧铸或晶带法得到。其电池的制造工艺基本上与单晶硅太阳能电池类似。

　　使用廉价衬底淀积多晶硅薄膜制作太阳电池有可能降低成本。最早实现商品化的多晶硅薄膜电池仍厚达l00m，以后才逐渐减薄到l0m以下，1995年l0m厚的多晶硅薄膜电池的能量转换效率达到9.2%。其做法是先在金属衬底上淀积非晶硅然后在600℃下令其晶化。图3-15多晶硅多层电池主要制作流程:(a)玻璃衬底,(b)淀积多层膜,(c)一次刻槽,(d)二次刻槽,(e)电极制作

　　在同一块玻璃衬底上的线状电池很容易通过串联或并联连接直接构成一个电池组件。据说这种电池组件的效率高达15％。

　　晶体硅太阳能电池是由硅晶体为衬底，通过扩散的方式在其表面形成pn结来制作太阳能电池，这种电池需要耗费大量的硅晶体，而硅晶体的制作需要耗费大量的能源，能源回收周期较长。薄膜太阳能电池正是克服这一缺点应运而生的，它是在玻璃或不锈钢基体上通过化学或物理方法淀积硅薄膜并形成pn结而制作的太阳能电池。这种方法材料成本远低于硅晶体电池，许多材料都可以作为基体材料，甚至可以采用聚合材料制作成所谓的柔性太阳能电池。

　　GaAs属于III-V族化合物半导体材料，具有和硅相似的闪锌矿晶体结构正好为高吸收率太阳光的值，其能隙为1.4eV，为直接禁带半导体，能强烈吸收太阳光，只需要几个微米便可吸收绝大部分的入射太阳光。此外，GaAs还具有很高的光发射效率和光吸收系数，因此，已成为当今光电子领域的基础材料，在光生伏特太阳电池领域中扮演重要角色。GaAs等III-V化合物薄膜电池的制备主要采用MOVPE和LPE技术，其中MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受衬底位错、反应压力、III-V比率、总流量等诸多参数的影响。

　　在薄膜光伏材料中，CdTe已被公认为高效、稳定、廉价的薄膜光伏器件材料。其中，CdTe是直接带隙材料，带隙为1.45eV，它的光谱响应同太阳光谱十分吻合，且电子亲和势很高，并且对波长小于吸收边的光，其光吸收系数极大，厚度为1um的薄膜，足以吸收大于CdTe禁带能量的辐射能量之99%，因此降低了对材料扩散长度的要求。CdS/CdTe薄膜太阳电池的理论值为：开路电压1050mV；短路电流30.8mA/cm2；填充因子83.7；转换效率约28％。

　　制作CdTe多晶薄膜的制备技术很多，也很简单，如原子层外延，电沉积(ED)，无电极沉积(ELD)，喷雾法，近空间升华法(CSS)，化学气相沉积法(CVD)，热墙蒸发法，丝网印刷法，电子束蒸发法，激光消融法，热蒸发法，分子束外延法，金属有机化学气相沉积法和阴极真空喷镀法。在众多工艺中，最为流行的是电沉积(ED)和近空间升华法(CSS)。CdS/CdTe太阳电池的生产工艺经济、方便，易于大面积生产，且CdS/CdTe太阳电池价格与非晶硅太阳电池的价格相当，但它的转换效率比非晶硅高且稳定性好，是一种非常廉价的太阳电池，所以被公认为非晶硅太阳电池的一个强有力的竞争者，是未来理想的太阳电池，引起了人们的极大兴趣。目前，世界上许多国家竞相投资、研究和开发。

　　CuInSe2(CIS)是一种三元Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物半导体，具有黄铜矿、闪锌矿两个同素异形的晶体结构，并且是直接带隙半导体材料。CIS的1.04eV的禁带宽度与地面光伏利用对材料要求的最佳带隙(1.5eV)较为接近；电子亲和势为4.58eV，与CdS的电子亲和势(4.50eV)相差很小(0.08eV)，这使得它们形成的异质结没有导带尖峰，降低了光生载流子的势垒；CuInSe2还具有一个0.95eV-1.04eV的允许直接本征吸收限和一个1.27eV的禁带直接吸收限，以及由于W一Redfiled效应而引起的在低吸收区(长波段)的附加吸收。

　　CIGS组成可表示成Cu(In1-XGaX)Se2的形式，具有黄铜矿相结构，是CuInSe2和CuGaSe2的混合半导体。它是以铜铟镓硒为吸收层的高效率薄膜太阳电池。

　　相对于硅薄膜太阳电池，CIGS薄膜太阳电池具有一些优点： 1.CIGS薄膜太阳电池的光电转化效率高，而且CIGS薄膜的光吸收系数是已知半导体材料中最高的，达到105/cm，并且它是一种直接带隙的半导体材料，适合薄膜化。

　　2.由于CIGS薄膜太阳电池中的薄膜晶体结构和化学键稳定，CIGS薄膜太阳电池尚未发现光致衰退效应，因而其使用寿命更长。

　　3.CIGS可以在玻璃基板上形成缺陷少、高品质的大晶粒，且在CIGS薄膜太阳电池的制作过程中不存在污染性的化学物质。