改善非晶硅电池开路电压的措施

　　非晶硅电池的能带结构虽然与晶态硅类似，但是由于原子排布缺乏长程序，光激发的电子跃迁没有竖直或非竖直跃迁之分，因而它的光吸收系数比晶态硅增大很多。对太阳光谱中主要部分的可见光区域，非晶硅的光吸收系数大约比晶态硅高出一个数量级。1微米厚的非晶硅薄膜可以吸收约60%的太阳光能量。

　　含有氢的非晶硅：氢合金薄膜曾经被看作是制备太阳能电池*有希望的薄膜材料。非晶硅薄膜的能隙接近于*佳禁带宽度，而且，因为缺陷态密度较低，容易形成有效的p或n型掺杂，制备出p-n结的阻挡层比较宽；光生载流子的寿命也比较长，这些都有利于制备出高性能的太阳能电池。同时，淀积非晶硅薄膜的工艺也不复杂，制备工艺的功耗和成本低，并且容易实现大面积、大规模生产。因此，非晶硅薄膜及其太阳能电池曾经受到人们很大的重视。然而，以后的研究发现，单纯用非晶硅薄膜制备的太阳能电池，受到光的照射以后，材料的性能将退化，电池的性能也将变差，特别是转换效率将降低。因而，非晶硅太阳能电池的转换效率一般低于10%.

　　为了提高非晶硅太阳能电池的能量转换效率，在非晶硅-氢合金的基础上发展了多种多元合金材料。例如，非晶硅-碳-氢，它的能隙较大，通过调整碳含量还可以使能隙的值在116——218电子伏的范围内变化，制成的电池，开路电压和短路电流都比非晶硅-氢合金电池相应的参数值增大。

　　提高非晶硅太阳能电池转换效率的另一种途径是制备变带隙的多层电池。这一类电池是由多个不同的p-n结叠成多层构成。对太阳能电池来说，获得高的开路电压与短路电流对材料能隙宽度的要求恰好相反。能隙窄时，光子容易激发出电子空穴对，形成大的短路电流；但同时因为p-n结的势垒较小，开路电压就比较低。

　　解决这一矛盾的一种方案就是设计由不同带隙材料组成不同p-n结构成的多层电池。因为当光子能量与带隙能量相等时，光子被吸收的几率*大，带隙不同的材料可以分别吸收太阳光谱中波长不同的光，橡胶注射机从而使入射的阳光被充分利用。多个p-n结串联的总电压使电池的开路电压增大。但是，各层电池串联，要求它们的短路电流相等，成为制备多层电池的主要困难。这样，尽管非晶硅在制备多层p-n结工艺上比单晶硅要简单容易，但是，要同时满足吸收不同波段的阳光和短路电流相等两个条件，设计和工艺上还存在不少有待解决的问题。