1．前透明導電氧化物薄膜（TCO）的研究

　　當前采用具有一定絨度的TCO薄膜是提高薄膜硅太陽能電池效率的有效途徑，這是因為入射光線在TCO絨面或背反射電極處被散射，由于散射光在薄膜中具有更長的光程，因此被吸收的幾率更大。目前大規模商業化的TCO是使用常壓化學氣相沉積摻氟的SnO₂（FTO）。Oerlikon公司采用低壓化學氣相沉積（LPCVD）摻硼的ZnO，由于制備的TCO表面具有一定的絨度，可直接用在電池上。Meier 等人通過優化LPCVD沉積工藝參數獲得的ZnO:B整體性能優于FTO ，在此基礎上獲得單結非晶硅薄膜太陽能電池的穩定效率達到9.1%。但是目前國際上研究的熱點是利用磁控濺射技術沉積摻Al的ZnO（AZO），由于薄膜的主體Zn、A1在自然界中的儲量豐富，生產成本低，具有價格優勢；而且AZO具有FTO薄膜無法相比的優越性：無毒、氫等離子中的穩定性高、制備技術簡單、易于實現摻雜等；最重要的是AZO在光、電特性方面可滿足當今商用FTO薄膜的一切指標。使用濺射技術沉積的AZO表面光滑，但是通過稀HCl溶液腐蝕后可獲得具有優異陷光能力的表面。圖2為典型的在AZO織構表面與光滑表面上獲得的電池量子效率圖，可看到在織構的表面上將獲得更大的電流密度。圖3為使用三種制備TCO技術獲得的TCO表面形貌圖。目前大面積濺射AZO還處于研發階段，主要的研究方向是提高大面積濺射的均勻性與提高靶材的利用率。2001年，Muller等人在AZO上獲得了a-Si電池的初始轉換效率為9.2%（32×40 cm²）；2003年Muller等人獲得a-Si電池的初始轉換效率為9.2%（60×100 cm²）。在a-Si/µc-Si疊層電池的方面，2001年，O.Kluth等制備電池的初始轉換效率為12.1%（1cm²）；2004年，Hüpkes等制備電池的初始轉換效率為9.7%（64cm²）；2008年，Tohsophon等制備的電池在不同面積下的轉換效率分別為10.7%（64cm²）和9.6%（26×26cm²）。隨著大面積濺射AZO技術的成熟，未來將會在薄膜硅太陽能電池中占有一席之地。

圖2 在光滑與織構的AZO表面上沉積a-Si電池獲得的量子效率比較

圖3 采用不同沉積技術獲得TCO表面形貌圖

　　2．減反層的研究

　　由于光會在兩層不同的介質處發生反射，兩介質折射率相差越大，反射也越大。在superstrate型薄膜硅電池中，TCO的折射率（n～1.9）與硅薄膜的折射率（n～3.4）相差很大，在界面處會有超過10%的光被反射，為了減弱界面處光的反射，可以在TCO與硅材料中間引入一層處于中間折射率（n～2.5）的透明導電介質來減弱光的反射。T.Matsui使用濺射TiO₂作為減反層提高了單結a-Si與µc-Si的量子效率，但是由于TiO₂在氫等離子的環境下容易被還原，通過在TiO₂的表面沉積一層10nm左右的ZnO來保護TiO₂，兩類電池都獲得了更優的量子效率，如圖4與圖5所示。Das等人在多結a-Si疊層電池中使用TiO₂減反層提高了電池的短路電流密度，在a-Si/µc-Si疊層電池中結合TiO₂減反層與SiO_x中間層技術提高了頂電池的電流密度，同時減弱了底電池電流密度的損失，提高了頂電池與底電池的電流匹配。