非晶硅合金太阳电池的结构
非晶硅合金太阳电池有很多种不同的结构,如图1所示。单层结构最简单，在基底上预先沉积背反射层，再沉积n-i-p三层膜。双叠层结构有两种：一种是两个电池使用相同的非晶硅合金材料；另一种是上层电池使用非晶硅合金，下层电池使用非晶硅锗合金，以增加对长波光的吸收。三叠层结构与双叠层结构相似：上层电池用宽带隙的非晶硅合金作为本征层，吸收蓝色光子；中间层用含锗约15％的中等带隙的非晶硅锗合金吸收绿光；底层采用锗含量更高的窄带隙的非晶硅锗合金吸收红光。
图1不同结构非晶硅太阳电池的示意图
（a）单层结构（b）相同能隙的双叠层结构
（c）双能隙的双叠层结构（d）三叠层结构
太阳电池的活区最高稳定转换效率是由美国联合太阳能系统公司(USSC)取得的，见表1。这些数据全都是转换效率的最新世界纪录：单层结构的最高转换效率是9.3％；使用相同带隙涂层的双叠层结构最高转换效率为10.1％，底层电池中加入锗使双叠层结构最高转换效率增加为11.2％；三带隙三叠层结构最高转换效率为13％。上述最高转换效率是在小面积(0.25cm2)电池上取得的。将研究开发室的结果应用到大面积电池时，有很多因素会影响转换效率。阴影和栅格造成的电损失可达7％；封装损失一般为4％；质量最好的电池一般是在约0.1nm／s的沉积速率下制得的，沉积速率增大时，一般会造成10％的效率损失；将小面积电池的结果应用到大面积电池，平均至少要造成1015％的损失。可见，要满足转换效率最低不低于8％的用户要求，三叠层结构电池是最有可能的。
表1美国联合太阳能系统公司取得的最高稳定转换效率
电池结构 短路电流密度(mA/cm2) 开路电压(V) 填充因子 稳定转换效率(％)
单层结构
相同能隙的双叠层结构
双能隙的双叠层结构
三叠层结构 14.36
7.9
10.61
8.27 0.965
1.83
1.61
2.294 0.672
0.70
0.66
0.684 9.3
10.1
11.2
13.0
3