เซลล์แสงอาทิตย์
วัสดุในทางปฏิบัติ > ฟิล์มบาง > ฟิล์มบางซิลิคอน

เซลล์ชนิดฟิล์มบางซิลิกอนตามหลักจะถูกสะสมโดยการสะสมไอทางเคมี(เช่นส่วนขยายพลาสมา หรือ PE- CVD ) จากก๊าซไซเลนและก๊าซไฮโดรเจน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การสะสม สิ่งนี้ สามารถให้ผลผลิตต่อไปนี้
ซิลิกอนอสัณฐาน (a-Si หรือ a-Si:H)
ซิลิกอน Protocrystalline หรือ
ผลึกนาโนซิลิคอน (nc -Si หรือ nc-Si:H) หรือเรียกว่า microcrystalline ซิลิกอน
มีการพบว่า ซิลิกอน protocrystalline ที่มีผลึกนาโนซิลิคอนในปริมาณต่ำจะดีที่สุดสำหรับแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดสูง ชนิดของซิลิกอนเหล่านี้ปรากฏว่าให้การผูกพันกันที่ห้อยลงมาและปิดไปมาซึ่งจะส่งผลในข้อบกพร่องที่ลึก (ระดับพลังงานใน bandgap) เช่นเดียวกับการสลายตัวของแบนด์ที่เป็น valence และการนำกระแส (แบนด์ปลาย) เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานต่ำกว่าก้อนซิลิกอน แต่ก็มี ราคาไม่แพงในการผลิต ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางยังต่ำอันเนื่องมาจากจำนวนที่ลดลงของตัวขนส่งประจุต่อโฟตอนที่ตกกระทบ
เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิกอนอสัณฐาน (a-Si)ถูกทำจากซิลิกอนอสัณฐานหรือ microcrystalline silicon และโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานคือ p-i-n junction. a-Si เป็นที่น่าสนใจที่นำถูกนำมาใช้เป็นวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะเป็นวัสดุที่อุดมสมบูรณ์ และปลอดสารพิษ (ไม่เหมือน CdTe เพื่อนของมัน) และใช้อุณหภูมิในการผลิตต่ำ ทำให้การผลิตอุปกรณ์สามารถทำได้บนพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่นและค่าใช้จ่ายต่ำ เนื่องจากโครงสร้างอสัณฐานมีอัตราการดูดซึมของแสงที่สูงกว่าเซลล์ผลึก crystalline คลื่นแสงที่สมบูรณ์สามารถถูกดูดซึมด้วยชั้นบางมากๆของวัสดุที่ใช้งานเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้า ฟิล์มที่หนาเพียง 1 ไมโครเมตรจะสามารถดูดซับ 90% ของ พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานได้ สิ่งนี้จะช่วยลดความต้องการใช้วัสดุลง พร้อมๆกับ เทคโนโลยีปัจจุบันที่มีความสามารถในการเก็บสะสมของ a-Si ด้วยพื้นที่ขนาดใหญ่, ขนาดของการนำไปใช้งานสำหรับเซลล์ประเภทนี้อยู่ในระดับสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมันเป็นอสัณฐาน มันจึงมีความผิดปกติตามธรรมชาติและการผูกพันแบบห้อยอยู่สูง ทำให้มันเป็นตัวนำที่ไม่ดีสำหรับต้วขนส่งประจุไฟฟ้า การผูกพันแบบห้อยนี้ทำหน้าที่เป็นศูนย์รวมตัวกันใหม่ที่ลดอายุการใช้งานของตัวขนส่งอย่างรุนแรงและยึดติดระดับ Fermi level เพื่อให้การโดปวัสดุให้เป็น n-type หรือ p-type เป็นไปไม่ได้  Amorphous Silicon ยังทนทุกข์ทรมานจาก Staebler-Wronski effect ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนอสัณฐานลดลงเมื่อเซลล์สัมผัสกับแสง การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบ a-Si ฟิล์มบางจะใช้กระจกเป็นพื้นผิวและฝังชั้นบางมากๆของซิลิกอนโดยวิธี plasma-enhanced chemical vapor deposition ( PECVD ) หลายผู้ผลิต a-Si กำลังทำงานเพื่อลดค่าใช้จ่ายต่อวัตต์และเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงให้สูงด้วยการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเซลล์แสงอาทิตย์ multijunction เพื่อทำแผงเซลล์แสงอาทิตย์ บริษ้ท Anwell เทคโนโลยี จำกัด เพิ่งประกาศเป้าหมายสำหรับ PECVD แบบ multi-substrate-multi-chamber เพื่อลดค่าใช้จ่ายลงที่ US 0.50$ ต่อวัตต์
ซิลิกอนอสัณฐานมี bandgap ที่ (1.7 eV) สูงกว่าผลึกซิลิคอน (c -Si) ที่ (1.1 eV) ซึ่งหมายความว่ามันดูดซับส่วนที่มองเห็นด้วยตาเปล่าของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ได้รุนแรงกว่าส่วนของคลื่นอินฟราเรด เนื่องจาก nc-Si มี bandgap ประมาณเดียวกับ c-Si, nc -Si และ a-Si สามารถถูกนำมารวมกันในชั้นบางๆ, ซึ่งเป็นการสร้างเซลล์ชั้นๆที่เรียกว่าแทนเดมเซลล์ เซลล์ ด้านบนที่เป็น a-Si จะดูดซับแสงที่มองเห็น ส่วนเซลล์ด้านล่างที่เป็น nc-Si จะดูดซึมคลื่นอินฟราเรด
เร็ว ๆ นี้ การแก้ปัญหาหลายอย่างที่จะเอาชนะข้อจำกัดของซิลิกอนผลึกฟิล์มบางได้รับการพัฒนาขึน แผนการดักจับแสงที่มีความยาวคลื่นที่ยาวและถูกดูดซึมได้น้อยจะถูกจับคู่อ้อมๆลงในซิลิกอนและลัดเลาะฟิล์มหลายต่อหลายครั้งจะสามารถเพิ่มการดูดซึมของแสงแดดอย่างมีนัยสำคัญในฟิล์มซิลิคอนบาง การลดพื้นสัมผัสด้านบนสุดของผิวหน้าเซลล์เป็นวิธีการหนึ่งเพื่อลดการสูญเสียแสง วิธีนี้มีจุดมุ่งหมายที่จะลดพื้นที่ที่ถูกปกคลุมเหนือเซลล์เพื่อยอมให้มีแสงส่องลงในเซลล์ให้มากที่สุด การเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการสร้างการรบกวนที่ไม่สร้างสรรค์ภายในเซลล์ ซึ่งสามารถทำได้โดยการปรับเปลี่ยนดัชนีหักเหของการเคลือบพื้นผิวหน้า ถ้าการรบกวนที่ไม่สร้างสรรค์เกิดขึ้น จะไม่มีการสะท้อนคลื่นแสงและทำให้แสงทั้งหมดจะถูกส่งเข้าไปในเซลล์เซมิคอนดักเตอร์ การจัดองค์ประกอบพื้นผิวเป็นอีกตัวเลือกหนึ่ง แต่อาจจะทำงานได้น้อยกว่า เพราะมันยังเพิ่ม ราคาการผลิตอีกด้วย โดยการจัดองค์ประกอบใหกับพื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์ แสงที่สะท้อนสามารถหักเหเข้าไปในพื้นผิว ซึ่งลดแสงที่จะสะท้อนออก การดักแสงด้วยวิธีอื่นจะช่วยในการลด ความหนาโดยรวมของอุปกรณ์; ความยาวของเส้นทางที่แสงจะเดินทางจะยาวกว่าความหนาของ อุปกรณ์มาก สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มตัวสะท้อนกลับให้กับอุปกรณ์ เช่นเดียวกับการจัดองค์ประกอบพื้นผิว ถ้าพื้นผิวทั้งด้านหน้าและด้านหลังของอุปกรณ์ตรงตามเกณฑ์ แสงจะ 'ติดกับ ' เนื่องจากไม่มีเส้นทางออกเนื่องจากการหักเหภายใน เทคนิคการการผลิตด้วยความร้อนสามารถเพิ่มคุณภาพอย่างมีนัยสำคัญของผลึกซิลิกอน และจะนำไปสู่​​ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของเซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสุดท้าย  ความก้าวหน้าต่อไปเพื่อเข้าสู่การพิจารณาด้านเรขาคณิตในการสร้างอุปกรณ์จะสามารถใช้ประโยชน์จากมิติของวัสดุนาโน การสร้างอาร์เรย์เส้นลวดนาโนแบบขนานที่มีขนาดใหญ่ช่วยให้เกิดการดูดซึมตามความยาวของสายไฟในขณะที่ยังคงรักษาตัวขนส่งส่วนน้อยความยาวสั้นไปตามทิศทางของรัศมี การเพิ่มอนุภาคนาโนระหว่างสายไฟนาโนจะช่วยให้เกิดกระแสไหลผ่านอุปกรณ์ เป็นเพราะรูปทรงเรขาคณิตตามธรรมชาติของอาร์เรย์ เหล่านั้น พื้นผิวที่ถูกปรับแต่งจะขึ้นรูปตามธรรมชาติซึ่งจะช่วยให้เก็บกักแสงได้มากขึ้น ประโยชน์ต่อไปของรูปทรงเรขาคณิตนี้ก็คือว่าอุปกรณ์ประเภทนี้จะใช้วัสดุประมาณ 100 เท่าน้อยกว่าวัสดุอุปกรณ์ที่ทำด้วยเวเฟอร์ตามปกติ