GaAs（砷化镓）光电池大多采用外延法或MOCVD技术制造

薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件。薄膜太阳能电池可以使用廉价的陶瓷、石墨、金属片和其他不同的材料作为基板来制造。可产生电压的薄膜太阳能电池的厚度仅为几微米，电流转换效率可达13%。除了平坦之外，薄膜太阳能电池由于其柔韧性，还可以制成非平面结构。它们可用于广泛的应用。它们可以与建筑物结合或成为建筑物的一部分。它们被广泛使用。

薄膜太阳能电池的种类

非晶硅（a-Si）、纳米晶硅（nc-Si、微晶硅、mc-Si）、化合物半导体 II-IV [CdS、CdTe（碲化镉）、CuInSe2]、染料敏化染料（Dye- SensiTIized Solar Cell）、有机导电聚合物（有机/聚合物太阳能电池）、CIGS（铜铟硒）。 . GaAs是III-V族化合物半导体材料，其能隙为1.4eV，正好是高吸收率太阳光的值，更适合与太阳光谱相匹配，并且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性能还是很好的，其最大光电转换效率在30%左右，特别适用于高温聚光太阳能电池。砷化镓的生产方法与传统的硅片生产方法有很大不同。 GaAs需要通过外延技术制造。这种外延片的直径通常为4-6英寸，比12英寸的硅片要小。多得多。 Epi晶圆需要特殊的机器，GaAs原材料的成本远高于硅，最终导致GaAs IC成品成本相对较高。目前有两种类型的外延，一种是化学MOCVD，另一种是物理MBE。 GaAs等III-V族化合物薄膜电池的制备主要采用MOVPE和LPE技术。 MOVPE法制备GaAs薄膜电池受衬底位错、反应压力、III-V比、总流量等诸多参数的影响。 GaAs（砷化镓）光伏电池大多采用液相外延或MOCVD技术制备。以GaAs为基板的光伏电池效率高达29.5%（一般在19.5%左右），产品耐高温、耐辐射，但生产成本低是高和输出是有限的。用于电源。使用硅片作为衬底，MOCVD技术的异质外延法制造GaAs电池是一种很有前途的降低成本的方法。研究的砷化镓系列太阳能电池包括单晶砷化镓、多晶砷化镓、砷化铝镓-砷化镓异质结、金属-半导体砷化镓、金属-绝缘体-半导体砷化镓太阳能电池等。

砷化镓材料的制备与硅半导体材料的制备类似，包括晶体生长法、直拉法、气相生长法、液相外延法等。镓的稀缺性、砷的毒性和制造成本高。除GaAs外，其他III-V族化合物如Gasb、GaInP等电池材料也得到了开发。

1998年，德国弗莱堡太阳能系统研究所生产的GaAs太阳能电池的转换效率为24.2%，创下欧洲纪录。第一个制备的GaInP电池的转换效率为14.7%。此外，研究所还采用叠层结构制备GaAs和Gasb电池。单元是将两个独立的单元堆叠在一起。 GaAs用作上部单元，GaSb用作下部单元。得到的电池效率达到31.1%。

砷化镓（GaAs）III-V族化合物电池的转换效率可达28%。 GaAs复合材料具有非常理想的光学带隙和高吸收效率。适用于制造高效单结电池。然而，GaAs材料的高昂价格在很大程度上限制了GaAs电池的普及。铜铟硒CuInSe2简称CIC.CIS材料的能量降低到1.1 eV，适用于太阳光的光电转换。此外，CIS薄膜太阳能电池不存在光致退化的问题。因此，CIS作为一种高转换效率的薄膜太阳能电池材料也备受关注。

CIS电池膜的制备主要有真空蒸镀法和硒化法。真空蒸镀法利用各自的蒸发源蒸镀铜、铟、硒，硒化法利用H2Se叠层膜进行硒化，但这种方法很难得到组成均匀的CIS。 CIS 薄膜电池的转换效率已从 1980 年代最初的 8% 转换效率发展到今天的 15% 左右。日本松下电器工业公司研制的掺镓CIS电池，光电转换效率为15.3%（面积25px2））。 1995年，美国可再生能源研究实验室研制出15.3%的转换效率。 @7.1% CIS 太阳能电池，这是迄今为止该电池在世界上最高的转换效率。预计到2000年CIS电池的转换效率将达到20%，与多晶硅太阳能电池相当。 CIS用作太阳能电池的半导体。具有价格低、性能好、工艺简单等优点。 CdTe是一种II-VI族化合物半导体，带隙1.5eV，与太阳光谱非常匹配，最适合进行光电能量转换。它是一种优良的光伏材料，理论效率高（28%），性能稳定，一直受到光伏行业的重视，是一种技术发展较快的薄膜电池。碲化镉容易沉积成大面积薄膜，而且沉积速率也很高。 CdTe薄膜太阳能电池通常基于CdS/CdTe异质结。虽然CdS和CdTe的晶格常数相差10%，但由它们组成的异质结具有优异的电性能，可以生产出填充因子高达FF=0.75的太阳能电池。

开发了多种制备CdTe多晶薄膜的工艺和技术，如近空间升华、电沉积、PVD、CVD、CBD、丝网印刷、溅射、真空蒸发等。丝网印刷和烧结方法：用含CdTe和CdS的浆料丝网印刷CdTe和CdS薄膜，然后在受控气氛中600-700℃热处理1小时，得到大晶粒薄膜。近空间升华法：以玻璃为基材，基材温度500-600℃，沉积速率10μm/min。真空蒸发法：CdTe在700℃左右从加热坩埚中升华，在300-400℃凝结在基板上，典型的沉积速率为1nm/s。以CdTe吸收层和CdS为窗口层的半导体异质结电池的典型结构：增透膜/玻璃/(SnO2:F)/CdS/P-CdTe/背电极。电池的实验室效率继续攀升，现在提高了 16%。 1990年代初期，CdTe电池已实现规模化生产，但市场发展缓慢，市场份额一直徘徊在1%左右。商用电池效率平均为 8%-10%。

据信CdTe薄膜太阳能电池是最容易制造的太阳能电池，因此具有最快的商业化进展。提高效率就是优化电芯结构和各层材料工艺。适当减小窗口层CdS的厚度可以减少入射光的损失，从而提高电池的短波响应，提高短路电流密度。 CdTe 电池的更高转换效率是使用更薄的 CdS 窗口层实现的历史新高。为了降低成本，CdTe的沉积温度必须降低到550℃以下，以适合廉价玻璃作为基板；实验室结果必须经过零部件和生产模型的设计、研究和优化过程。到目前为止，不仅许多国家的研究小组能够在低衬底温度下制造出转换效率超过12%的CdTe太阳能电池，而且在大面积组件方面也取得了可喜的进展，许多公司正在开发CdTe薄膜太阳能电池。部分中试厂和生产厂已投产。在广泛深入的应用研究基础上，世界许多国家的碲化镉薄膜太阳能电池已经从实验室研究阶段迈入了大规模的工业化生产。 1998年美国CdTe电池产量0.2MW，日本CdTe电池产量2.0MW。这家德国公司将在 Rudisleben 建设一个年产 10MW 的 CdTe 薄膜太阳能组件生产厂薄膜太阳能电池技术，预计成本将低于 $1.4/W。该组件不仅性能优良，而且拥有先进的生产工艺，使得光伏组件外观完美，可用于建筑，不仅拓宽了应用领域，还可替代某些建筑材料，进一步降低成本电池。

CdTe薄膜太阳能电池是薄膜太阳能电池中发展较快的光伏器件。 1993年，南佛罗里达大学利用升华法在25px2的面积上制作了效率为15.8%的太阳能电池。随后，日本报道了一种以CdTe为吸收层，CdS为窗口层的CdTe基电池。 -CdS/p-CdTe半导体异质结电池，其典型结构为MgF2/glass/SnO2:F/n-CdS/p-CdTe/背电极，小面积电池最高转换效率为16%，成为CdTe薄膜太阳能电池当时的最高记录，如今，太阳能电池的研究方向是高转换效率、低成本和高稳定性。因此，以CdTe为代表的薄膜太阳能电池备受关注，90000px2面积的电池转换效率达到11.1%的水平。美国国家可再生能源实验室提供了Solar Cells lnc的CdTe薄膜太阳能电池的测试结果，其面积为171975px2，转换效率<@7.7%； Bp Solar的CdTe薄膜太阳能电池，面积113500px2，效率8.4%太阳能电池，面积17650px2，转换效率1%0.1%； Goldan Photon的CdTe太阳能电池面积为88200px2，转换效率<@7.7%。

碲化镉薄膜太阳能电池的制造成本低。如今，获得的最高效率为16%，是一种具有最佳应用前景的新型太阳能电池。已成为美国、德国、日本、意大利等国的研发。主要对象。

CdTe薄膜太阳能电池比其他薄膜太阳能电池更容易制造，因此它们在商业化方面取得了最快的进展。它已从实验室研究阶段走向大规模工业生产。下一步的研发重点是进一步降低成本，提高效率，改进和完善生产工艺。 CdTe太阳能电池有许多有利于竞争的因素，但2002年其全球市场份额仅为0.42%。如今，CdTe电池的商业产品效率已超过10%，因此无法推向市场。主要原因如下：一、组件和基板材料成本过高，整体CdTe太阳能电池材料占总成本的53%，其中半导体材料仅占约5.@ >5%。 二、碲的自然储量有限，总量必然无法满足依靠此类光伏电池大批量、完全发电的需求。 三、镉的毒性让人们很难有信心接受这样的光伏电池。

作为一种大规模生产和应用的光伏器件，CdTe太阳能电池最值得关注的是环境污染问题。有毒元素Cd对环境的污染和对操作人员健康的危害不容忽视。我们无法获得清洁能源，同时对人体和人类生存环境造成新的危害。高效处理废弃和破损的 CdTe 组件，技术简单。虽然镉是一种重金属，但它是剧毒的，镉的化合物与镉一样有毒。主要影响是含镉粉尘会通过呼吸道对人类和其他动物造成危害；二是生产废水排放造成的污染。因此，破碎玻璃片上的镉和碲应去除回收利用，损坏和废弃的部件应妥善处理，生产排放的废水和废物应按环保标准处理。目前，各国都在大力研究和解决CdTe薄膜太阳能电池发展的因素。浅谈多化合物薄膜太阳能电池

据了解，为了寻找单晶硅电池的替代品，科学家们开发了除多晶硅和非晶硅薄膜太阳能电池之外的其他材料的太阳能电池。主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉和铜铟硒薄膜电池。

在上述电池中，硫化镉和碲化镉多晶薄膜电池虽然比非晶硅薄膜太阳能电池效率更高，但其成本低于单晶硅电池，而且还易于批量生产-生产。它具有剧毒，会对环境造成严重污染。因此，它并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代品。

据了解薄膜太阳能电池技术，砷化镓III-V族化合物和铜铟硒薄膜电池因其高转换效率而受到广泛关注。 GaAs等III-V族化合物薄膜电池的制备主要采用MOVPE和LPE技术。 MOVPE法制备GaAs薄膜电池受衬底位错、反应压力、III-V比、总流量等诸多参数的影响。

除GaAs外，其他III-V族化合物如GaSb、GaInP等电池材料也已开发完成。

此外，研究所还采用叠层结构制备GaAs和Gasb电池。该单元是将两个独立的单元堆叠在一起。 GaAs用作上层电池，下层电池为Gasb。获得的电池效率达到3

@1.1%。

铜铟硒化CuInSe2简称CIS。 CIS材料的能量降低到1.1 eV，适用于太阳光的光电转换。此外，CIS薄膜太阳能电池不存在光致退化的问题。因此，CIS作为一种高转换效率的薄膜太阳能电池材料也备受关注。

CIS作为太阳能电池用半导体材料，具有价格低、性能好、工艺简单等优点，将成为未来太阳能电池发展的重要方向。唯一的问题是材料的来源。由于铟和硒都是比较稀有的元素，这种电池的发展势必受到限制。