2004～2005年度CIS薄膜太阳能电池研究进展.docVIP

2004～2005年度CIS薄膜太阳能电池研究进展供稿人：耿元一铜铟硒太阳能电池（CIS）是从20世纪80年代初发展起来的多晶薄膜电池。CIS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[1]。 ? 制造 ? 德国太阳能技术研究所（简称IST）历经10年开发成功一种新型薄膜太阳能电池技术，该项技术采用连续电沉积工艺，制备出在铜箔上形成CuInSe2薄膜太阳能电池的带卷（简称CISCuT），然后通过特殊的封装工艺组装成柔软的太阳能电池组件。目前，CISCuT电池的实验室效率已达到9.2%，理论效率高达30%，并且由于材料消耗少、工艺简单，预期最终成本将低于0.6欧元/Wp[2]。 ? 德国CIS SOLARTECHNIK GMBH（D发明的薄型CIS太阳能电池底基主要由柔软的金属承载层、阻隔层和电接触层组成，阻隔层位于金属层和电接触层之间并不完全覆盖金属层，空留区域用作电接触层制作。 ? 德国HAHN MEITNER INST BERLIN GMBH和TRIBUTSCH HELMUT（WO2005007932，D发明的光电系统利用太阳光能制造氢，其中在产生氢的水房（WKK）中所使用的主动光电结构就是以CIS太阳能电池方式实现的。 ? 日本NAT INST OF ADV IND TECHNOL（JP2004022897）发明了一种低成本，安全耐用的复合物半导体薄膜作为吸收层，用于CIS电池基，通过一般难以加以利用的太阳光谱频宽实现高能转换效率（大约为1.5eV），替代原来的稀有金属实现方法；窗口层中使用ZnO还能获得更高效率。 ? 日本松下电器产业株式会社（CN1577899，JP2005019742，JP2004327849）发明了一种具有高转换效率的CIS基太阳能电池，其通过省略窗口层降低成本。该太阳能电池包括：具有半透明性和导电性的第一层，靠近第一层设置的p型半导体层，通过第一层和p型半导体层形成结，其中p型半导体层包括具有含Ib族元素、IIIb族元素和VIb族元素的黄铜矿结构的半导体，所包含的不锈基板起码有一个表面具有氧化膜涂覆。 ? 华南理工大学（CN1547260）发明的薄膜太阳能电池依次由衬底、电极、p型铜铟硒层、n型硫化镉层、p型多晶硅层、n型多晶硅层和电极叠层构成。制备方法依下列步骤进行：(1)采用磁控溅射加真空硒化退火方法在衬底上制备p型铜铟硒膜；(2)用真空蒸发方法在p型CIS膜上生长n型硫化镉 (CdS)层形成CIS/CdS复合结构；(3)在CIS/CdS复合结构上采用PCVD工艺和金属诱导固相晶化方法制备p型多晶硅层、n型多晶硅层；(4)成形。 　 ? 中试生产 ? 自90 年代初起，以Simens Solar为代表的许多公司一直在努力实现CIS薄膜电池的商业化生产，该电池目前仍处在1MW以下的中试生产阶段[3]。 ? 由天津南开大学孙云教授主持的《铜铟硒薄膜太阳能电池试验平台与中试线》项目，日前被科技部列为国家863计划新立项课题，并获得1557万元的滚动经费支持。该项目实现了电池光电转换效率高于12%，一举跻身于世界该研究领域前四名。该项目计划于2006年底完成后，将使我国化合物薄膜太阳能电池这一高新技术居于国际先进水平[4]。 ? 衍生品 ? 美国加州一家公司表示，已经开发出一种依靠CIS薄膜太阳能电池集中发电装置，这种装置比目前在世界各地通用的硅电池效率高13%左右。光电集中装置可以制造成较大尺寸，其功率从20kW到35kW不等，而且它们可以在一天中追踪太阳方位的变化，更适合于大规模安装。通常传统的扁平太阳能电池其阳光接收表面被硅电池覆盖，而且被安装在一个固定角度，而CIS新型太阳能电池所使用的是塑料镜头，经过聚焦后的太阳光强度大概是原来的250倍。这种装置完全可以同目前主流的发电系统进行竞争。随着多节太阳能电池的出现，在未来几年将出现生产成本低至3元/W的新型太阳能发电装置[5]。 ? ? 附表格 2004～2005年度公开CIS薄膜太阳能电池相关专利情况 专利（申请）人 专利（公开）号 发明名称 公开日 NAT INST OF ADV IND TECHNOL JP2004022897 COMPOUND SEMICONDUCTOR FILM AND SOLAR CELL USING SAME 2004-01-22 CIS SOLARTECHNIK GMBH (DE) DSubstrate for copper indium sulfide thin layer solar cell has blocking layer w