硅薄膜电池发电原理与晶体硅电池的一样，但是具有低成本的潜力，因为使用的硅原材料非常少，仅有几微米。同晶体硅电池相比，薄膜硅电池具有成本低、制造工艺简单、能量偿还期短、温度系数低、弱光效应好等优点。但是由于硅薄膜电池目前转换效率较低，目前仍未得到广泛应用。

目前，已实现大规模产业化的硅薄膜电池是非晶硅电池，生产线规模都在5MW（MW）到几十MW，产品尺寸平方米至数平方米，并进入功率型应用阶段。如美国EPV公司0.7432m²面积，稳定转换效率为5.7%；日本Ulvac公司1.4m²稳定转换效率为6%。国内，天津津能公司、福建钧石能源公司生产的a-Si/a-Si叠层电池，稳定转换效率为5.5%～6.0%（面积0.79m²）。提高电池转换效率最有效的途径是尽量提高电池的光吸收效率。对硅基薄膜太阳电池而言，采用窄带隙材料是必然途径。如Uni-Solar公司采用的窄带隙材料为a-SiGe合金，在不锈钢柔性衬底上a-Si/a-SiGe/μc-Si三结叠层电池，小面积（0.25cm²）转换效率为15.4%（目前硅基薄膜叠层电池世界纪录），稳定转换效率为13%。a-Si/a-SiGe/a-SiGe三结叠层电池，产品组件稳定转换效率8%以上。国内，福建钧石能源公司基于EVP技术，在玻璃衬底上制造的a-Si/a-SiGe/a-SiGe三结叠层电池组件稳定转换效率为8%，并可扩展光谱响应，提高效率。

硅基薄膜结构的可调变性赋予了它不用添加任何其他元素也能具有将带隙从2.2～1.1eV相当大范围内有序调节的能力。1994年，瑞士IMT研究组率先在国际上提出并研制出了非晶硅/微晶硅叠层电池。这种电池的优点在于采用微晶硅作为底电池，拓宽光谱响应的同时，提高了非晶硅薄膜电池的稳定转换效率。为此，欧盟在第六框架计划中提出低成本薄膜光伏产学研合作产业化项目，分别由Oerlikon公司与瑞士IMT研究小组、美国Applied Materials公司与德国Juelich光伏研究所合作，2009年12月解决了平方米级非晶硅/微晶硅太阳电池的关键制造技术。日本，2005年三菱重工（Mitsubichi Heavy）和钟渊（Kaneka）化学公司研制出的非晶硅/微晶硅叠层电池组件样品转换效率分别为11.1%（40×50cm²）和13.5%（91×45cm²）。这两家公司已经宣布进行了平方米级非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的产业化制造技术的研发工作。2009年9月在欧洲光伏会议上，欧洲Oerlikon公司（1.4m²）和美国AppliedMaterials公司（5.7m²）分别在其生产线上，开发出了产品级的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池，组件稳定转换效率大于10%。国内新奥、正泰等公司购买上述公司的生产线，并在其生产线上，制造出稳定转换效率为8%～9.5%的非晶硅/微晶硅叠层电池组件（面积1.4m²）。

国内，南开大学制备的面积为20cm×20cm的a-Si/a-Si集成型叠层电池沉积速率大于0.3nm/s；在没有复合背反射层的情况下，其转换效率达到9.2%；20cm×20cm单结a-Si集成型非晶硅电池，沉积速率大于0.4nm/s，最高转换效率达到9.1%。在973项目的支持下，南开大学开展了非晶硅/微晶硅叠层薄膜电池的研究工作。其中，小面积单结微晶硅薄膜太阳电池的转换效率达到9.2%（0.253cm²）；小面积非晶硅/微晶硅叠层太阳电池转换效率达11.8%（0.253cm²）；100cm²集成型非晶硅/微晶硅太阳电池组件转换效率为10.5%；在沉积速率1nm/s以上情况下，单结微晶硅太阳电池转换效率为9.36%（0.253cm²）。这些结果均达到了国际先进水平。(www.daowen.com)

2007年，南开大学与福建钧石能源有限公司合作，在教育部薄膜光电子技术工程研究中心基础上，双方在天津联合建立研制非晶硅/微晶硅叠层电池的中试试验基地，占地面积2000余平方米。双方共同研发的大面积非晶硅/微晶硅叠层电池用VHF-PECVD系统已经完成设计、加工和调试工作。在该系统上，制备出了厚度均匀的大面积硅基薄膜材料，为本课题的实施，奠定了坚实的技术基础。目前，已成功研制出我国第一套具有自主知识产权的、可沉积产品尺寸的非晶硅/微晶硅叠层电池生产设备，0.72m²非晶硅/微晶硅叠层电池组件转换效率8%以上。

目前，南开大学与福建钧石能源有限公司，正在联合承担科技部“十一五”重点863项目，建设兆瓦级的具有自主知识产权的、可沉积平方米级的非晶硅/微晶硅叠层电池生产线。

郑州大学在“十一五”973项目的支持下，开始了高速沉积硅薄膜材料和小面积电池的研究工作，单结微晶硅电池转换效率超过了6%。中科院半导体所深入地研究了非晶硅光致退化过程中亚稳悬键的产生，发展了一种“不间断生长/退火”PECVD技术，在非晶与微晶的相变域寻求比较稳定的硅基薄膜；首次观测到相变域硅基薄膜的光致结构变化。中科院研究生院首次从实验和理论上系统研究了薄膜微结构与输运各向异性的关系，发展了新颖的“氢调制技术”。该技术可改善材料结构特性，有望在电池制备中应用。