基于CIGS薄膜的太阳能电池综述

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1、ReviewoftheSolarCellsBasedonCIGSFilmbyGuobinZhang16/10/2008基于CIGS薄膜的太阳能电池综述�薄膜太阳能电池概况�太阳能电池原理�基于CIGS薄膜的太阳能电池特点结构制备方法�挑战&探索研究的具体方向CIGS[Cu(In,Ga)Se2]I-III-VI2薄膜太阳能电池概况太阳能电池原理�PN结太阳能电池原理�光生伏特效应当用适当波长的光照射非均匀半导体(p-n结等)时，由于内建电场的作用（不加外电场），半导体内部产生电动势（光生电压）；如将p-n结短路，则会出现电流（光生电流）。这种由内建电场引起的

2、光电效应，称为光生伏特效应。光生伏特效应是光电池的基本原理。CIGS太阳能电池能带图及光电流产生机理影响太阳能电池的因素�禁带宽度�复合寿命�光强�串联电阻�金属栅和反射光基于CIGS薄膜的太阳能电池CIGS电池生产的工艺流程40yearsRearch:Trails,Errors,Success!•FROM:WebSiteofNationalRenewableEnergyLab典型结构(TypicalStructure)3DStructureFROM:MaterialsChallengesforTerrestrialThin-FilmPhotovoltai

3、csAlvinD.CompaanEnergyleveldigramCross-sectionSEMThickness各功能层概述衬底(Substrate)�低的离子浓度�优良的导热性�热膨胀系数：稍大于CIGS膜�Na离子的含量控制背电极背电极MoMo（（BackContactBackContact））�金属Mo是CIGS薄膜太阳电池背接触层的最佳选择良好的电特性、与玻璃接近的热膨胀系数与衬底良好的附着性、无化学反应�用溅射双层Mo的效果比较好。高压强Ar下溅射0.1um,然后在低气压下再溅射0.9um.CIGS薄膜特点AdjustedbyratiofGa

4、/(In+Ga）1.04~1.65eV�直接禁带半导体：1.04eV梯度带隙半导体、“V”字型带隙分布�很高的吸收系数：105---106/cmHighest�CIGS吸收层厚度只需1.5-2.5µm，整个电池的厚度为5-6µm节省原材料�无光致衰退效应（S-WEffection）吸收层CIGS薄膜的生长方法�溅射+硒化法�共蒸发：3-StageProcessCOSTREDUCINGHighestEff.,byNREL�电化学沉积Largearea,Lowcost�化学水浴沉积(CBD)�旋涂（ScreenPrinting）ExpectedChampion

5、LowCost3-StageProcessa：laboratoryb:productionFROM:June2003•NREL/SR-520-34314ToleranceofThree-StageCIGSDepositiontoVariationsImposedbyRoll-to-RollProcessing3-stageprocessReactingwithEvaporationofIna(InGa)2Se3预制层CuandSe，CurichndGaUSPatent5,441,897Propertiesof19.2%EfficiencyZnO/CdS/C

6、uInGaSe2Thin-filmSolarCells•PARAMETERByNREL,2003FROM:PROGRESSINPHOTOVOLTAICS:RESEARCHANDAPPLICATIONSProg.Photovolt:Res.Appl.2003;11:225–230(DOI:10.1002/pip.494)Thehighesteff.Ga-poor,In-rich19.9%ReduceRecombinationByNREL,May,2008From:Characterizationof19.9%-EfficientCIGSAbsorbersCo

7、nferencePaperNREL/CP-520-42539May2008H2Se剧毒，易挥发！硒化法(Selnization)PROGRESSINPHOTOVOLTAICS:RESEARCHANDAPPLICATIONSProg.Photovolt:Res.Appl.2004;12:93–111升降温时间长，能耗多(DOI:10.1002/pip.527)11.4%电化学沉积法电化学沉积原理FROM:JMATERSCI41(2006)1875–1878电化学沉积（Example）•实验装置：aPotenciostat/GalvanostatEG&GPri

8、ncetonAppliedResearchmodel263,whi