1．前透明导电氧化物薄膜（TCO）的研究

　　当前采用具有一定绒度的TCO薄膜是提高薄膜硅太阳能电池效率的有效途径，这是因为入射光线在TCO绒面或背反射电极处被散射，由于散射光在薄膜中具有更长的光程，因此被吸收的几率更大。目前大规模商业化的TCO是使用常压化学气相沉积掺氟的SnO₂（FTO）。Oerlikon公司采用低压化学气相沉积（LPCVD）掺硼的ZnO，由于制备的TCO表面具有一定的绒度，可直接用在电池上。Meier 等人通过优化LPCVD沉积工艺参数获得的ZnO:B整体性能优于FTO ，在此基础上获得单结非晶硅薄膜太阳能电池的稳定效率达到9.1%。但是目前国际上研究的热点是利用磁控溅射技术沉积掺Al的ZnO（AZO），由于薄膜的主体Zn、A1在自然界中的储量丰富，生产成本低，具有价格优势；而且AZO具有FTO薄膜无法相比的优越性：无毒、氢等离子中的稳定性高、制备技术简单、易于实现掺杂等；最重要的是AZO在光、电特性方面可满足当今商用FTO薄膜的一切指标。使用溅射技术沉积的AZO表面光滑，但是通过稀HCl溶液腐蚀后可获得具有优异陷光能力的表面。图2为典型的在AZO织构表面与光滑表面上获得的电池量子效率图，可看到在织构的表面上将获得更大的电流密度。图3为使用三种制备TCO技术获得的TCO表面形貌图。目前大面积溅射AZO还处于研发阶段，主要的研究方向是提高大面积溅射的均匀性与提高靶材的利用率。2001年，Muller等人在AZO上获得了a-Si电池的初始转换效率为9.2%（32×40 cm²）；2003年Muller等人获得a-Si电池的初始转换效率为9.2%（60×100 cm²）。在a-Si/µc-Si叠层电池的方面，2001年，O.Kluth等制备电池的初始转换效率为12.1%（1cm²）；2004年，Hüpkes等制备电池的初始转换效率为9.7%（64cm²）；2008年，Tohsophon等制备的电池在不同面积下的转换效率分别为10.7%（64cm²）和9.6%（26×26cm²）。随着大面积溅射AZO技术的成熟，未来将会在薄膜硅太阳能电池中占有一席之地。

图2 在光滑与织构的AZO表面上沉积a-Si电池获得的量子效率比较

图3 采用不同沉积技术获得TCO表面形貌图

　　2．减反层的研究

　　由于光会在两层不同的介质处发生反射，两介质折射率相差越大，反射也越大。在superstrate型薄膜硅电池中，TCO的折射率（n～1.9）与硅薄膜的折射率（n～3.4）相差很大，在界面处会有超过10%的光被反射，为了减弱界面处光的反射，可以在TCO与硅材料中间引入一层处于中间折射率（n～2.5）的透明导电介质来减弱光的反射。T.Matsui使用溅射TiO₂作为减反层提高了单结a-Si与µc-Si的量子效率，但是由于TiO₂在氢等离子的环境下容易被还原，通过在TiO₂的表面沉积一层10nm左右的ZnO来保护TiO₂，两类电池都获得了更优的量子效率，如图4与图5所示。Das等人在多结a-Si叠层电池中使用TiO₂减反层提高了电池的短路电流密度，在a-Si/µc-Si叠层电池中结合TiO₂减反层与SiO_x中间层技术提高了顶电池的电流密度，同时减弱了底电池电流密度的损失，提高了顶电池与底电池的电流匹配。