硅基薄膜太阳电池是非晶硅电池、非晶硅／微晶硅双叠层薄膜太阳电池非晶硅叠层、微晶叠层的薄膜电池，转化率可以达到9％。硅基薄膜电池是在玻璃、金属或塑料等衬底上沉积很薄的光电材料制成的，对硅的消耗量很少，薄膜电池平均消耗的硅仅为传统晶体硅太阳电池硅消耗量的1／200。由于硅基薄膜太阳电池在降低成本方面存在巨大潜力，所以引起了研究单位、企业界及各国政府的普遍重视，从而促进了硅基薄膜太阳电池突飞猛进的发展。
1.非晶硅电池的特点与用途
（1）非晶硅电池的特点
1）用a-SiC或μC-SiC代替a-Si做窗口层，以改善电池的短波光谱响应。
2）采用梯度界面层，以改善异质结界面的输运特性。
3）采用μC-Si做n层，减少串联电阻。
4）用绒面SiO代替平面ITO，并采用多层背反射电极，以减少反射和透射损失，提高短路电流。
5）采用激光切割技术，实现了电池的集成化。
6）采用叠层电池结构，以扩展电池的光谱响应范围，提高转换效率。
7）采用分室连续沉积技术，以消除反应气体的交叉污染，提高电池的性能和重复性等。
所有这些技术的采用，使硅基薄膜电池的效率达到13.7％。
（2）非晶硅电池的用途
1）第一个非晶硅太阳电池于1976年研制出来，1980年就实现了商品化。如日本三洋电气公司1980年利用硅基薄膜太阳电池率先制成计算器，随后便实现了工业化生产，并把产品打入世界市场。由于非晶硅材料优越的短波响应特性，使其在计算器、手表等荧光下工作的微功耗电子产品中占据很大优势。随着硅基薄膜电池效率的不断提高，其应用的领域也不断扩大，从计算器、手表等弱光下应用扩大到各种消费品及功率应用领域，如太阳能收音机、太阳帽、庭院灯、微波中继站、航空航海信号灯、气象监测、光伏水泵及户用独立电源等。
2）薄膜具有弱光性。光伏建筑一体化应用的玻璃幕墙一般是垂直的，这样的光照角度必然影响其对光子的吸收，从而影响晶体硅的转换率。非晶硅太阳电池有光就可以发电，适用于商用建筑的屋顶、楼宇立面等。
3）非晶硅薄膜电池在25℃以上只有微弱衰减，特别适合用于高温、荒漠地区建设电站。
2.非晶硅材料在光照时存在S-W效应及其改进
1）非晶硅材料在光照时存在S-W效应，即光致衰退现象。此外，非晶硅材料带隙较宽（带隙为1.7eV），使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样一来就限制了非晶硅太阳电池的转换效率，难以吸收波长700nm以上的光，限制了其对太阳光的利用率。
2）S-W效应的改进。微晶硅材料被认为是一种非晶与微晶硅颗粒组成的混合相材料，其带隙调变可以通过制备过程中的氢稀释比调整实现，最低可接近单晶硅的1.1eV，因此，微晶硅材料制备不会带来额外的工艺复杂性，与现有的非晶硅技术兼容性更好。而且微晶硅材料稳定性高，微晶硅电池基本无衰退，采用非晶硅／微晶硅叠层电池相对于非晶硅电池而言，具有两方面优点：①拓宽电池长波光谱响应，提高太阳光的利用率；②降低了较不稳定的非晶硅顶电池厚度，有利于提高整体稳定性。因此，国际公认非晶硅／微晶硅叠层太阳电池是硅薄膜电池的下一代技术，是实现高效、低成本薄膜太阳电池的重要技术途径，是薄膜电池新的产业化发展方向。非晶硅的衰减在前期（比如前3个月）很快，一旦稳定之后，稳定性比晶硅要高而且非晶硅电池生产企业都会按照快速衰减之后的功率来销售。
3.与晶硅电池比较
1）非晶硅薄膜电池具有弱光效应，在早、晚及阴天等弱光条件下，仍可产生电能，因此在同样地理和气象条件下，全年发电量比晶体硅电池高出10％～15％。
2）晶硅电池在温度超过25℃的情况下，发电功率会急剧衰减，而非晶硅薄膜电池在25℃以上只有微弱衰减，当室外温度超过50℃时，晶硅电池的发电功率会呈现大幅衰减，而非晶硅薄膜电池的热衰减则非常低，所以非晶硅薄膜电池的特性适合用于高温、荒漠地区建设电站。
3）薄膜和晶硅组件每生产100W电池组件，晶硅电池要消耗50W工业用电，而薄膜电池仅需8～9W，薄膜电池生产耗电仅为晶硅电池的16％，全面节能效果更好。(www.xing528.com)
4）晶硅电池在生产过程中会有大量有害气体排放，而非晶硅薄膜电池生产中只有等离子增强化学气相沉积法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）环节会产生少量尾气，经焚烧炉处理就能阻止有害气体向大气排放。
5）薄膜电池生产流程短，只有4h，而晶体硅电池涉及几十个环节，时间长且成本高。
6）薄膜电池与晶体硅电池相比，最大也是最核心的优势是成本。要使光伏发电真正成为能源体系的组成部分，必须要大幅度地降低成本，薄膜太阳电池在降低成本方面具有很大的优势：
①硅材料储量丰富（硅是地球上储量第二大元素），而且无毒、无污染，是人们研究最多、技术最成熟的材料。
②耗材少、制造成本低。硅基薄膜电池的厚度小于1μm，不足晶体硅电池厚度的1／100，这便大大降低了材料成本；硅基薄膜电池采用低温工艺技术（200℃），这不仅可节能降耗，而且便于采用玻璃、塑料等廉价衬底。
③硅基薄膜采用气体的辉光效应分解沉积而成，通过改变反应气体组分可方便地生长各种硅基薄膜材料，实现PIN和各种叠层结构的电池，节省了许多工序。
④便于实现大面积、全自动化连续生产。非晶硅薄膜电池发电量高、成本低，就是占地面积大一些。
4.效率的提高
目前非晶硅单层薄膜的光电转化效率为6％，光致衰退率可以控制在初始效率值的25％左右。也就是说，刚制备的电池组件的效率为8％，经过几个月的日照之后，其效率达到6％左右，并最终稳定在这个值。这种特性可以为当前的消费者所接受。非晶硅／微晶硅双叠层太阳电池可以达到8.5％的稳定效率，光致衰退更小。解决光致衰退问题的途径就是制备叠层太阳电池，叠层太阳电池是在制备的P、I、N层单结太阳电池上再沉积一个或多个PIN子电池制得的。
1）它把不同禁带宽度的材料组合在一起，提高了光谱的响应范围。
2）顶电池的I层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证I层中的光生载流子抽出。
3）叠层太阳电池各子电池是串联在一起的，底电池产生的载流子约为单电池的一半，光致衰退效应减弱。
美国应用材料公司拥有硅基薄膜全套技术和装备、微晶硅双结叠层技术，初期光电转换率达到8.5％，高于目前非晶硅单结技术6％的转换率，该技术成本为多晶硅、单晶硅电池的40％～50％，硅膜厚度不到2μm，耗用硅材料为多晶硅的1％，最新产品5.7m2的硅基薄膜太阳电池，成为2010年全球单块面积最大的薄膜太阳电池。
非晶硅薄膜电池转换率低的问题，经过共同协作和努力能在近几年有大的突破。
5.设备投资大
薄膜太阳电池生产线的价格是多晶硅太阳电池生产线的3倍多，而其中一些设备的价格是多晶硅太阳电池生产设备的10倍，初期设备投资很大，美国的应用材料公司、瑞士的欧瑞康以及日本的爱发科，这3家企业设备制造量较大。世界顶级半导体设备制造商有美国的应用材料公司、瑞典的Oerlikon公司、日本的日本真空公司、德国的莱宝真空公司、美国的EPV公司等。这些公司可以提供成套的非晶硅或者非晶硅／微晶硅双叠层太阳电池制造设备以及相匹配的生产制造工艺。美国的UnitedSolar公司、日本的Kenaka公司和三菱公司、德国的Schott公司等都已推出非晶硅薄膜太阳电池的生产线。
2009年8月，留美博士钱学煜等人在上海成立理想能源公司，用一年多的时间，完成了PECVD首台机的研发、中试、下线，并申请了10多项核心技术专利。该设备采用了创新的超高频射频技术、精密的真空和温度控制技术、快速的自动传输技术以及多腔多片的反应腔系统等，大大提高了产能，其产品性能优于国际一流设备，但价格远低于同等的进口设备。国外进口一台这样的设备要两三亿元人民币，自己生产的大概只需一亿元左右。一台设备年产能约有15MW，三台设备便可组成一条年产能近50MW的生产线。
6.非晶硅薄膜电池的寿命
非晶硅薄膜电池从开发成功至今已近50年，非晶硅薄膜电池25年的使用寿命也为实践所证明。美国科罗拉公司在洛杉矶建设的一处非晶硅薄膜电池电站就已经正常运行了17年。欧洲TV（德国技术监督协会）和美国UL（保险商实验所）等认证机构对非晶硅薄膜电池进行了苛刻的模拟试验，也证明了薄膜电池具有25年使用寿命，且衰减率达到设计要求。可以说，25年是一个被实践证明、被科学检测证明的时限。另外，德国慕尼黑再保险公司对强生非晶硅薄膜电池实行20年品质承保，这也可以说明非晶硅薄膜电池是一个相当成熟的产品。
目前非晶硅薄膜太阳电池的国际龙头厂商为美国的UnitedSolarOvonic和日本的Kaneka。
当初因多晶硅原料缺乏，才转而投入薄膜太阳能的生产，现在多晶硅缺料的问题正在缓解，价格也大幅下降，这势必冲击各类薄膜电池在成本上的优势。其次，有资料显示，薄膜太阳电池的设备投资几乎是晶体硅电池设备投资额的10倍，投资回报周期也比后者长得多，筹资难度本就不低，受到金融危机影响，筹资难度将更趋增高。另外，非晶硅电池在技术上依然存在转换效率相对较低且有衰减、实际量产后的质量控制不易以及市场认知度相对较低等问题。现在市场竞争才刚开始，各路企业出现未跑先喘的大有人在。
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