1. แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบางแคดเมียมเทลลูไรด์
CdTe เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดผสมที่มีพลังงานช่องว่างแถบ (Eg) เท่ากับ 1.45 eV CdTe กลายเป็นวัสดุแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบางชนิดใหม่ที่มีแนวโน้มการใช้งานที่ดีเนื่องจากความสามารถในการดูดซับแสงสูงและการเคลือบฟิล์ม CdTe ในพื้นที่ขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลกระทบการชดเชยตัวเองของ CdTe ทำให้ยากต่อการเตรียมโฮโมจังก์ชันที่มีความนำไฟฟ้าสูง ดังนั้นแบตเตอรี่จริงส่วนใหญ่จึงเป็นแบตเตอรี่ฟิล์มบางแบบเฮเทอโรจังก์ชัน CdS และ CdTe มีความแตกต่างเล็กน้อยในค่าคงที่ของโครงผลึกและมักเป็นวัสดุหน้าต่างที่ดีที่สุดที่ใช้ในแบตเตอรี่ฟิล์มบาง CdTe วิธีการเตรียมฟิล์มบาง CdTe ส่วนใหญ่ได้แก่ การเจริญเติบโตแบบเฟสของเหลว (LPE), การระเหยใกล้อวกาศ, การเคลือบด้วยการขนส่งไอ, การสปัตเตอริง, การเคลือบด้วยไฟฟ้า และการสลายตัวด้วยความร้อนแบบพ่น
ประสิทธิภาพสูงของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CdTe โซลาร์เซลล์ ทำให้มีส่วนแบ่งในตลาดโฟโตโวลตาอิก และแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CdTe สามารถทำให้มีความยืดหยุ่นและโปร่งใส ซึ่งเพิ่มโอกาสการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์และก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม Cd และ Te เป็นธาตุที่มีพิษ ซึ่งจำกัดการส่งเสริมและการใช้งานแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CdTe ในระดับหนึ่ง ดังนั้นจุดสนใจของการวิจัยในอนาคตควรเป็นการลดปริมาณธาตุที่เป็นพิษในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพ หรือปรับปรุงความเสถียรของแบตเตอรี่เองและลดความเสี่ยงของการรั่วไหลของธาตุที่เป็นพิษ
2. แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง GaAs
GaAs เป็นวัสดุกึ่งตัวนำชนิดผสมกลุ่ม III-V ที่มีช่องว่างแถบตรง (Eg=1.43eV) วิธีการเตรียมแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง GaAs ผ่านกระบวนการแพร่, LPE, การเคลือบด้วยไอสารประกอบโลหะ-อินทรีย์ (MOCVD) และอื่นๆ
แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง GaAs มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง, ทนต่อรังสีได้ดี, ทนความร้อนได้สูง และสามารถทำเป็นแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์แบบเฮเทอโรซับสเตรตและแบบมัลติจังก์ชัน ซึ่งเพิ่มโอกาสการใช้งานของแบตเตอรี่ GaAs ในอวกาศ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่ฟิล์มบาง GaAs สูงเกินไป และคุณสมบัติพิษของ As จำกัดการใช้งานแบตเตอรี่ชนิดนี้ในภาคพลเรือน ดังนั้นจุดสนใจของการวิจัยในอนาคตควรเป็นการทำให้กระบวนการผลิตแบตเตอรี่เรียบง่ายขึ้น และหาธาตุที่มีมากและไม่เป็นพิษมาแทนที่ธาตุ As เพื่อขยายโอกาสการใช้งานแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ชนิดนี้
3. แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบางทองแดง อินเดียม แกลเลียม เซเลไนด์
แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CIGS ผลิตจากฟิล์มบางทองแดง อินเดียม เซเลไนด์ (CIS) โดยแทนที่ส่วนหนึ่งของอินเดียม (In) ด้วยธาตุ Ga โครงสร้างทั่วไปของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CIGS คือ TCO/ZnO/CdS/CIGS/อิเล็กโทรดหลัง/ฐานรอง วิธีการเตรียมหลักของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CIGS ได้แก่ การสปัตเตอริง, MOCVD, การพ่นของเหลว, การสลายตัวด้วยความร้อนแบบพ่น, การพิมพ์สกรีน และการเคลือบด้วยไฟฟ้า
แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CIGS มีข้อดีคือ ประสิทธิภาพสูง, อายุการใช้งานยาวนาน, ไม่มีผลกระทบจากการเสื่อมสภาพจากแสง และสามารถเคลือบบนฐานรองโพลิเมอร์และโลหะที่ยืดหยุ่นได้ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CIGS ก็มีข้อเสีย เช่น วัสดุสังเคราะห์จำนวนมาก, กระบวนการสังเคราะห์ซับซ้อน, และมีธาตุหายากอย่าง In และธาตุพิษอย่าง Cd ในวัสดุสังเคราะห์ ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้ต้นทุนแบตเตอรี่สูงเกินไป แต่ยังก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง เพื่อแก้ไขข้อเสียของธาตุหายากหรือพิษ จึงใช้ Zn และ Sn ที่ราคาถูกมาแทนที่ In และ Ga ที่มีราคาแพง เพื่อให้ได้แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง Cu2ZnSn(S, Se)4 (CZTSSe) ที่คล้ายกับแบตเตอรี่ CIGS แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบาง CZTSSe ไม่เพียงแต่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ CZTSSe ยังเป็นวัสดุที่มีช่องว่างแถบตรงและมีสัมประสิทธิ์การดูดซับสูง ดังนั้นโดยการลดความหนาของแบตเตอรี่ฟิล์มบาง จะช่วยลดปริมาณวัสดุที่ใช้ลง และลดต้นทุนโดยรวมของแบตเตอรี่ชนิดนี้ได้
