提高太阳电池的转换效率和降低成本是太阳电池研究的重点方向。薄膜太阳电池能够大幅度的降低材料的用量，是降低太阳电池成本最有效的手段之—。

　　薄膜人阳电池主要包括:非晶硅薄膜太阳电池，硒铟铜和碲化镉薄膜太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池。在这几种薄膜太阳电池中，最成熟的产品当数非晶硅薄腆太阳电池，其主要优点是成本低、制备方便，但转换效率较低(8%～10%)，且光电转换效中会随光照时间的延续而衰减。硒铟铜和碲化镉薄膜太阳电池的转换效率较非品硅薄膜太阳电池高，且成本低，无效率衰减问题，但镉对环境有较强的污染，同时硒、铟、碲都是较稀有的物质，对这种电池的大规模生产会产生制约。多晶硅薄膜太阳电池所使用的硅量远少于单晶硅电池(单晶硅太阳电池的成本的一半左右来自硅材料)，又无效率衰减问题，并且有可能在廉价衬底上制备，且成本预期要远低于单晶硅电池，实验室效率巳达8%，远高于非晶硅薄膜太阳电池的效率，目前已成为国际太阳能领域的研究热点。

　　单晶硅薄膜太阳电池是兼有单晶硅和多晶硅太阳电池的高效率和长寿命以及非晶硅薄膜太阳电池制备工艺相对简化等优点的新一代电池。目前，多晶硅薄膜太阳电池的研究重点有两个方面：一是制备电池的工艺和方法；二是薄膜太阳电池衬底的选择。本文就多晶硅薄膜衬底选择的研究进展进行行分析。

　　二多晶硅薄膜太阳电池衬底选择的要求

　　电池薄膜化的目的在于降低电池成本，那么衬底材料本身也应该是廉价的，考虑到将来大量使用，则应该选择资源丰富的材料。因此衬底材料应满足以下条件：

　　1低成本；

　　2热膨胀系数与硅匹配；

　　3非毒性；

　　4不应向形成的硅薄膜中渗入，成为有害杂质;

　　5在薄膜形成的温度范围内，衬底材料与硅不反应，而且能很好的附着;

　　6有一定的机械强度。表1列出了一些满足上述条件的材料及相关性质。

　　三衬底选择的研究进展

　　多晶硅薄膜太阳电池衬底选择的材料与薄膜的制备工艺有关，多晶硅薄膜太阳电池在薄膜的制备工艺上可分为低温沉积工艺和高温沉积工艺。因此，衬底选择方面就分为低温沉积工艺下的衬底选择和高温沉积工艺下的衬底选择。

　　1薄膜低温工艺下的衬底选择

　　在低温沉积工艺中，薄膜制备工艺的温度一股控制在600摄氏度以下,所以衬底的选择范围很宽，普通坡璃、莫来石等均可作为衬底。其中，玻璃因其具有优良的透光特性、可以耐一定的温度、具有一定的强度以及玻璃的成本低廉等优点而被队为是薄膜太阳电池的理想衬底。因此，人们一直将玻璃衬底作为主攻方向且视其为薄膜电池产业化的最具潜力的选项。

　　日本的Kaneka公司制造了以玻璃为衬底的多晶硅薄膜太阳电池，利用PECVD生长法得到多晶硅薄膜，太阳电池的转换效率巳达10.7%。澳人利亚太平洋光伏公司于1998年开始多晶硅薄膜太阳电池的研究，经过4年多的努力，巳进入商业化阶段，该公司研制的在面积为660cm2的钢化玻璃上的多晶硅薄膜太阳电池的效率已达到8%。Takuya公司以织构的ZnO／Ag／SnO2玻璃为衬底，利用PECVD法直接沉积多晶硅，采用限光技术，获得了效率为8.22%的电池。Kenji Yamamom等以织构玻璃为衬底，在低于550℃的程序温度下制备厂“STAR”结构的多晶硅薄膜太阳电池，由于衬底织构对电池长波吸收的影响，电池效率为10.7%。

　　利用玻璃作为薄膜衬底时，其最大的缺点是由于受软化温度的限制，薄膜的沉积温度以及相关的后续处理温度都不能太高。而一般来说，温度越高，所制得的薄膜材料越好(或缺陷密度越低)。试图解决玻璃衬底要求温度不能太高而材料又要求温度越高越好这—矛盾，一直是多晶硅薄膜太阳电池研究开发的中心工作之一。

　　2薄膜高温沉积工艺下衬底的选择

　　在薄膜的高温沉积工艺中，对衬底材料提出厂更高的要求，如高温稳定性，与硅膜的热匹配性以及杂质含量低等等。目前，所采用的耐高温衬底上要有单晶硅、多晶硅、颗粒带硅、石墨和陶瓷等。目前所获得的较好结果有：日本三菱公司在SiO2衬底上制作的多晶硅薄膜太阳电池，其效率达16.5%；德国Fraunhofer研究所在石墨和SiC陶瓷衬底上制作的多晶硅薄膜太阳电池，其效率分别为11%和9.3%。

　　在所有廉价衬底中，硅基材料导电性好，与多晶硅薄膜没有热匹配问题，孔隙度、粗糙度等问题也易于解决或控制。表2列出了硅基材料衬底布多晶硅薄膜太阳电池上的应用情况。近年来，德国的Fraunhofer研究所利用冶金级或太阳级硅粉经区熔控制而成的颗粒带硅(SSP)技术术取得了可喜的成果，由于制造工艺简单、成本较低、适于产业化发展要求，成为硅薄膜太阳电池领域研究的新热点。颗粒带硅材料可分为两类：(1)由高纯硅粉拉制而成，杂质、缺陷含量很少，正面平坦，(2)由冶金级硅粉拉制，拉制过程中为避免形成炉渣样物质，在硅粉中加入相当多的碳。德国Fraunhofer研究所利用RTCVD(快速热化学气相沉积)法在高纯硅粉区熔而得到的颗粒带硅衬底上制作了效率为11.2%的多晶硅薄膜太阳电池：在纯度较低的颗粒带硅衬底上采用正面电极方法制作的多晶硅薄膜太阳电池效率达8.6%。目前，国内的北京太阳能研究所与中科院广州能源所合作，利用德国Fraunhofer研究所提供的SSP技术在高纯度颗粒带硅衬底上制备多晶硅薄膜太阳电池，转换效率为8.25%。

　　另外，北京太阳能研究所在覆盖SiO2重掺P型单晶硅衬底上制备的多晶硅薄膜太阳电池效率达到了10.21%；在重掺杂抛光单品硅衬底上制备的多晶硅薄膜太阳电池，效率为13.61%。

　　以非硅基材料作为衬底，沉积的硅晶粒较小，晶界密度大，而多晶硅中的晶界活性大且难以钝化，所以一般通过再结晶技术增大晶粒尺寸。表3列出了非硅基材料衬底的应用情况。日本的ETL在A12O3陶瓷衬底上制得的电池其效率为6.5%。德国Fraunhofer ISE在渗硅的碳化硅(SiSiC)作为衬底制备出的多晶硅薄膜太阳电池效率为9.3%。在氮化硅淘瓷衬底上制备的多晶硅薄膜太阳电池效率为9.4%，。Atropower在低成本陶瓷衬底上在用CVD和ZMR相结合的方法成功制备效率为16.6%的多晶硅薄膜太阳电池，并率先批量生产商业化组件，但近况不详。比利时MEC在mullite衬底上结合铝诱导晶化的电池效率仅为4%。国内，北京太阳能研究所主要研究在Si02和Si3N4膜低材上生长多晶硅薄膜，目前用Si02衬底，通过制作电池工艺，获得了转换效率为10.74%的多晶硅薄膜太阳电池。

　　四结语

　　多晶硅薄膜太阳电池由于具备高效率的潜力以及低成本的双重优势，已成为目前世界上光伏领域最活跃的研究方向。迄今为上，还未定论哪种衬底最适合硅薄膜太pn电池，人们期待研究工作获得突破，找出更适合薄膜太阳电池的衬底材料。我们相信在不久的将来，多晶硅薄膜太阳电池将会很快实现产业化，在光伏领域占据一席之地