非晶硅薄膜

非晶硅（amorphous silicon α-Si ）又称无定形硅。单质硅的一种形态。棕黑色或灰黑色的微晶体。硅不具有完整的金刚石晶胞，纯度不高。熔点、密度和硬度也明显低于晶体硅。

非晶硅的化学性质比晶体硅活泼。可由活泼金属(如钠、钾等) 在加热下还原四卤化硅，或用碳等还原剂还原二氧化硅制得。结构特征为短程有序而长程无序的α-硅。纯α-硅因缺陷密度高而无法使用。采用辉光放电气相沉积法就得含氢的非晶硅薄膜，氢在其中补偿悬挂链，并进行掺杂和制作pn结。非晶硅在太阳辐射峰附近的光吸收系数比晶体硅大一个数量级。禁带宽度1.7～1.8eV，而迁移率和少子寿命远比晶体硅低。现已工业应用，主要用于提炼纯硅，制造太阳电池、薄膜晶体管、复印鼓、光电传感器等。

薄膜太阳电池作为一种新型太阳能电池，由于其原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产，因而具有广阔的市场前景。薄膜电池基本上分为：非/微晶硅薄膜电池、CIGS薄膜电池和CdTe薄膜电池三种。其中，GIGS的转换效率最高，约为10%～12%，CdTe的转换效率次之，约为8.5%～10.5%，非/微晶电池最低，一般为6%～8%；但从原材料的可获取性来看，非/微晶电池的原材料为硅烷，最为普遍，而另外两种电池的原材料中均包含稀有元素化合物，可获取性较低。

近年来，非晶硅薄膜太阳电池逐渐从各种类型的太阳电池中脱颖而出，在全球范围内掀起了一股投资热潮。大尺寸玻璃基板薄膜太阳电池投入市场，必将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等的推广和普及。同时，非晶硅薄膜电池在高气温条件下衰减微弱，所以也适合高温、荒漠地区建设电站。

此外，不难看出，晶体硅电池产业链从上游多晶硅到硅棒、硅片、电池、组件，整个链条非常清晰，每一个上游环节的产品即是下游环节的原材料。而薄膜电池的产业链并不像晶体硅电池那样纵深，设备以及原材料采购完成后将在薄膜电池厂统一加工制造完成。

目前，虽然薄膜电池具有转换效率低的劣势，却也同时具备成本低廉的优势。非晶硅薄膜电池中硅的用量仅为普通多晶硅用量的1/100。根据AMAT的预测，未来两年薄膜电池的成本可以继续下降40%。成本下降的同时，效率也在提高。我们预计到2015年左右，非/微晶电池的转换效率将达到15%，成本将达到1.28美元/W，CIGS电池的转换效率将达到15%，成本将达到1美元/W，CdTe电池的转换效率将达到13%，而成本将达到0.7美元/W。

成本的降低必然带来需求的提升，市场普遍预测，2012年薄膜电池的市场占有率将达到30%。实际上，薄膜电池与晶体硅电池并不存在谁完全替代谁的问题，谁的成本降的更快，将来就有可能获得更多的市场份额，短期内来看，薄膜电池更有潜力。一旦薄膜电池能实现平价上网，需求将是指数级别的增长。2100433B 解读词条背后的知识 瑞奇戈德 瑞奇戈德测控技术无锡有限公司

瑞奇戈德一非晶硅薄膜晶体管（a-Si：H TFT）——之一

薄膜晶体管（TFT）是平板显示器制造行业的核心技术，其价值相当于硅芯片对计算机行业的影响。在20世纪60年代发明液晶显示技术的初期，使用简单的X-Y电极寻址方式对液晶显示器像素进行寻址，显示图像存在大量的串扰，即一个像素会被邻近像素的变化所干扰；后来提出了在每一个X-Y电极...

按照材料的不同，当前硅太阳能电池可分为三类：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池三种。非晶硅薄膜就是相对于单晶硅和多晶硅来说的。当然除了使用除硅材质以外目前国内外还研制出了非硅系的薄膜技术，如采用CIGS、CdTe等作基质。

非晶硅薄膜晶体管（a-Si：H TFT--amorphous silicon thin film transistor）沟道采用非晶硅材料制成。由于非晶硅可以淀积在各种大面积的衬底上，所以生产成本低廉，得到了广泛的应用。

中文名称

非晶硅薄膜晶体管

英文名称

α-Si∶H thin film transistor,TFT

定　　义

利用氢化非晶硅具有敏感的场效应特性制备的薄膜场效应晶体管。具有很低的关断电流和很高的开关电流比，广泛用于液晶显示屏和平面摄像器件的地址矩阵。

应用学科

材料科学技术（一级学科），半导体材料（二级学科），非晶和微晶半导体材料（三级学科）

非晶硅薄膜太阳能电池生产成本低

由于反应温度低，可在200℃左右的温度下制造，因此可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积薄膜，易于大面积化生产，成本较低。单节非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本目前可降到1.2美元/Wp。叠层非晶硅薄膜电池的成本可降至1美元/Wp以下。

非晶硅薄膜太阳能电池能量返回期短

转换效率为6%的非晶硅太阳能电池，其生产用电约1.9度电/瓦，由它发电后返回上述能量的时间仅为1.5-2年。

非晶硅薄膜太阳能电池适于大批量生产

非晶硅材料是由气相淀积形成的，目前已被普遍采用的方法是等离子增强型化学气相淀积(PECVD)法。此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室完成，从而实现大批量生产。采用玻璃基板的非晶硅太阳能电池，其主要工序（PECVD）与TFT-LCD阵列生产相似，生产方式均具有自动化程度高、生产效率高的特点。

在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(～200℃)，易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。

非晶硅薄膜太阳能电池高温性能好

当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时，其最佳输出功率会有所下降；非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。

非晶硅薄膜太阳能电池弱光响应好，充电效率高

非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内，在实际使用中对低光强光有较好的适应。

上述独特的技术优势，令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景，如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。

由于非晶硅薄膜电池的良好前景，包括Sharp、Q-Cells、无锡尚德等在内的诸多企业正大规模进入非晶硅薄膜太阳能电池领域，整个行业的统计数字不断翻新。