非晶硅太阳能电池
一卷卷300米长，400毫米宽的非晶硅太阳能电池从流水线上源源不断生产出来，价格便宜到一个普通电子计算器配用的太阳能电池板电源折合人民币8.4元，可以用上20年。这样大面积廉价太阳能电池的生产技术为人类开拓新能源铺设了一条洒满阳光的道路。
太阳能是最理想的清洁能源，取之不尽，用之不竭。太阳辐射到地球表面的能量极其巨大，晴天的辐射通量大约是每平方米1千瓦，这个数字表明在地球面向太阳的一面，1小时内接收的太阳能相当于104千瓦小时，若全部变成电能足够全世界用1年。太阳能发电的巨大潜力早就吸引人们致力于太阳能电池的研究，甚至比研究晶体管还要早，但在发明非晶硅太阳能电池已经成为人造卫星和宇宙飞船的可靠能源，但价格昂贵，一度曾高达每瓦50美元。除供 “上天” 用之外是无论如何也用不起的。太阳能电池发展进程中的关键年头是1975年。这一年英国的W·E·Spear教授发表的一篇重要论文说明了对非晶硅薄膜进行价电子控制的可能性，其后各国学者竞相把这种 “可贵的想法” 付诸实践，因此，仅仅十年，非晶硅太阳能电池得到了突飞猛进的发展，同时各国也展开了一场技术竞争。
1976年，即Spear教授发表重要论文的第二年，美国无线电公司捷足先登制成了第一个非晶硅太阳能电池。日本等国也相继制成。但光能转换效率很低，1978年的水平为5%左右。还抵不上当时单晶硅太阳能电池转换效率的一半。根据核算，若用来发电则转换率至少必须达到8%。大坂大学识川教授经过对基础物性的探讨和电池结构的改进，于1980年首先实现转换效率8.04%。于是，日本从1980年起把非晶硅太阳电池纳入通产省的 “阳光计划” 来加速推进这个计划。1982年，日本的非晶硅太阳电池产量是1979年的25倍，占当年太阳能电池发电能力的56%。1983年以后，产量仍以每年2—3倍的速度递增。1976—1986年的10年中，光电转换效率由2.4%上升到12.5%，而成本却下降到1/10。但相比之下美国能源部1982年才制定出发展非晶硅太阳能电池计划，比日本落后了2年，直到1984年欧美仍然以单晶硅太阳能电池为主流。无怪近来美国世界观察所的克里斯托费·弗莱文惊呼： “美国有朝一日可能进口远东的光电技术，而不是中东的石油。”
那么，为什么非晶硅作为半导体器件材料的可能性一经发现就会引起如此巨大的技术进步呢？ 关键是两条，其一是非晶硅所具有的优良特性； 其二是开发成功大面积而又廉价的制造工艺。
非晶硅作为大面积薄膜光电转换材料有许多胜过单晶硅的地方。就特性而言，非晶硅的光能隙更接近于获得最大理论转换效率所需的1.4—1.5伏，光吸收系数比单晶硅大3—6倍，能更充分地吸收光能； 光谱灵敏度与太阳光、日光灯光线都匹配良好，从制造工艺来看，现在广泛采用等离子体化学气相淀积工艺，不仅适用于大面积生产，从能源消耗和节省硅资源等方面分析也都合算。
用非晶硅薄膜生产太阳能电池的最大好处在于降低成本。首先是原料硅的用量大大减少，由于非晶半导体对太阳光的强烈吸收，只需要1微米厚的非晶硅薄膜就足够了，只相当于单晶硅太阳能电池所需硅片的1/230。其次是大幅度降低了能源消耗。制造太阳能电池的目的就在于解决能源问题。制造过程又必须消耗能源，两者的平衡是值得注意的。对单晶硅太阳能电池而言，靠电池发电回收消耗的能源的回收期超过20年，比预期的电池寿命还长。而非晶硅薄膜的生产工艺因不需要高温，所以节约能源。日本的阳光计划预计把非晶硅太阳能电池制造成本降低到500—600日元/瓦。这样一来，所发的电将比现在的电力成本22.5日元/度还要便宜。也就能与正在使用的发电系统进行有力地竞争了。
为了进一步提高太阳能电池的光电转换效率，现在对电池结构的研究十分活跃。引人注目的是单晶硅和非晶硅的积层型结构。就理论最大转换效率而言，非晶硅太阳能电池是22%，单晶硅太阳能电池是28%，这种积层型结构的理论值达到36%，大有潜力。
应用上，非晶硅太阳能电池已经由小型民用产品向大功率民用电设施扩展，已愈来愈多地用于公园路灯，海岛灯塔，边远地区电视机及无线电中继站电源，防灾场所的显示牌等。以住宅、学校、电力供应为目标的大规模发电用太阳能电池阵列也开始实用化。1986年夏，美国在伯明翰以南30英里处建成了一座1000千瓦的非晶太阳能电池发电厂。日本1990年的太阳能电池需要量将达300万千瓦/年。占日本总电能力的1%，预计2000年将占总发电能力的3—5%。现在，作为航天飞机计划的一环，已经开始计划建立宇宙发电所。未来，建造1平方公里大的10万千瓦发电能力的太阳电池宇宙发电所也许不是野心。