铜铟镓硒薄膜太阳电池的研究进展及应用现状.pdfVIP

应用与实践 ·691· 铜铟镓硒薄膜太阳电池研究进展及应用现状 刘 琪 张光胜 王立涛 冒国兵 (安徽工程科技学院机械系 安徽芜湖 241000) 摘 要：首先介绍了铜铟镓硒薄膜(CIGS)太阳电池特点、CIGS材料的各种制备方法和工艺以及 CIGS电池国内外研究进展，特别给出了该领域的几个研究热点及各种新型CIGS电池的实验室样品和 组件的最高光电转化效率。阐述了工业发达国家以及相应大公司在铜铟镓硒薄膜太阳电池方面必威体育精装版进 展以及应用状况，也对国内在此方面的研究做了简要余绍，并对我国CIGS电池产业化的可行性进行了 简要分析。 关键词：Cu(In，Ga)Se2；太阳电池；研究进展；应用现状 0 前言 随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，节约能 源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。越来越多的国家把目光投向了可再生能源，这之中太阳 能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。 太阳电池是利用半导体的光伏效应直接将太阳能转换成电能的装置，是一种清洁、高效、+无污染的 膜电池。CIGS电池以其廉价、高效、接近于单晶硅太阳电池的稳定性和较强的空间抗辐射性而成为本世 纪最具有前途的太阳能电池之一，是目前国内外众多科研机构及行业专家的研究热点。本文主要介绍了 CIGS太阳电池的研究进展和应用现状。 1 CIGS薄膜太阳电池特性及其材料制备方法 前途的第三代太阳电池，适合各种地面和空间应用，尤其适用于航空领域。 CIGS薄膜是电池的核心材料，电池的光电性质主要取决于CIGS层的元素成分比、各元素成份的均 匀性、结晶程度、晶格结构及晶界的影响。目前制备CIGS薄膜有各种不同的方法，但主要有两种H]：蒸 两种方法在日本、美国、德国等都有研究，一般来说，蒸发法制备的CIGS太阳电池转换效率较高，但面积 法制备的。生产线一般采用溅射法沉积CIGS薄膜，电池面积比较大。 · · 692 安徽节能减排博士科技论坛论文集 不管是共蒸发法还是溅射法，对设备的要求都很高。投入大，有人提出采用电沉积法制备CIGS薄 膜。电沉积是一种简单、快速、新颖和低成本制造工艺，利用该工艺沉积CIGS前体薄膜再进行硒化，制 造出转换效率为14．1％的电池Ⅲ。但当前的研究表明，采用电沉积法要制备出具有理想配比、致密和表 面均匀的薄膜层比较困难。在这几种制备方法中，如何获得化学计量比理想的CIGS薄膜是非常重 要的‰41。 2 CIGS薄膜太阳电池技术研究进展 2．1 国外研究 0A。1981年，Boeing公司 1974年，S．Wanger等制备出第一个单晶CIS太阳电池，转换效率为12．5 采用元素共蒸发法沉积高阻和低阻多晶CIS薄膜，制备的CIS太阳电池取得巨大进展，转换效率达到 如图2(a)所示。1985年，为提高电池在短波区的光谱响应从而提高电池的光电流，出现了一种新型的 的开路电压。 ⅥgF2f0Ium) 低阳Cds(2-3w．) ZnO(1um} ZnO：^Jf0．3-05LLm) 两pHf：r怖ffl5一l帅) 高阻(CA，Zn)SI0／)5n111) i-Z．n(1(O．05‘_tm】 CdS(0U50-ITIJ 低阻Euln．Cx-2(1qm) CulrL姊2(2“m) Culn l《C4x斗2(1．5--Z0