CIGS薄膜太阳能电池

CIGS薄膜太阳能电池

CIGS薄膜太阳电池自二十世纪七十年代起步以来,就受到人们的普遍重视，发展非常迅速，已成为国际光伏界的研究热点，很有希望成为未来光伏电池的主流产品。由于它具有：禁带宽度可调整范围大、光吸收率高、制造成本低、抗辐射能力强、转换效率高、电池性能稳定、无衰退性等优点，适合各种地面和空间应用，尤其适用于航空领域。

CIGS薄膜太阳能电池的特点

• 　　低成本

  　　CIGS电池采用了廉价的Na-Lime玻璃做衬底，采用溅射技术为制备的主要技术，这样Cu,In,Ga，Al，Zn的耗损量很少，对大规模工业生产而言，如能保持比较高的电池的效率，电池的价格以每瓦计算会比相应的单晶硅和多晶硅电池的价格低得多。

  　　高效率

  　　禁带宽度（1.1eV）适于太阳光的光电转换；容易形成固溶体以控制禁带宽度的特点，目前实验室样片效率达到18.8％。

  　　可大规模生产

  　　近二十年的研究表明，CIGS电池的界面是化学稳定的；亚稳态缺陷对载流子有正面的影响；而Cu漂移是可逆的，它的漂移缓解了在材料中的化学势产生的缺陷梯度，这种适应性使其有很好的抗辐照和抗污染能力，从而具备大规模生产的优势。

CIGS薄膜电池的异质结机理

• 　　CIGS电池的实质：窗口-吸收体结构的异质p-n结太阳能电池
  

  

CIGS薄膜太阳能电池的优点

• 　　材料吸收率高,吸收系数高达105量级，直接带隙，适合薄膜化，电池厚度可做到2~3微米，降低昂贵的材料成本；

  　　光学带隙可调，调制Ga/In比,可使带隙在1.0~1.7eV间变化,可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配；

  　　抗辐射能力强，通过电子与质子辐照、温度交变、振动、加速度冲击等试验,光电转换效率几乎不变.在空间电源方面有很强的竞争力；

  　　稳定性好，不存在很多电池都有的光致衰退效应；

  　　电池效率高，小面积可达19.9%，大面积组件可达14.2%；

  　　弱光特性好，对光照不理想的地区犹显其优异性能。

CIGS薄膜太阳能电池的制备

• 　　CIGS薄膜太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO一般采用磁控溅射的方法,工艺路线比较成熟。

  　　最关键的吸收层的制备有许多不同的方法，这些沉积制备方法包括:蒸发法、溅射后硒法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法。
  

  

  　　衬底温度保持在约350 ℃左右，真空蒸发In，Ga，Se三种元素，首先制备形成(In，Ga)Se预置层。

  　　将衬底温度提高到550一580℃，共蒸发Cu，Se，形成表面富Cu的ＣＩＧＳ薄膜。

  　　保持第二步的衬底温度不变，在富Cu的薄膜表面再根据需要补充蒸发适量的In、Ga、Se，最终得到ＣｕＩｎ１－ｘＧａｘＳｅ２的薄膜。