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1、电源技术ChineseJournalofPowerSources综述CIGS太阳电池的低成本制备工艺1,211张晓科,王可,解晶莹(1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:目前铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的工业化生产基本采用真空技术制备,需要很大的设备投资,生产周期长,增加了生产成本。详细介绍了几种具有潜在应用前景的低成本直接制备工艺:电沉积、丝网印刷、热解喷涂。这几种方法都使用简单、快速的非真空设备,预组装成分子级别的前驱物层,经化学或热处理形成CIGS薄膜。前驱物的选择,杂相
2、的去除,以及后处理条件是影响非真空工艺的关键因素。关键词:铜铟镓硒(CIGS)太阳电池;非真空工艺;硒化处理;薄膜中图分类号:TM914.4文献标识码:A文章编号:1002-087X(2005)12-0849-04LowcostprocessingofCIGSsolarcellsZHANGXiao-ke1,2,WANGKe1,XIEJing-ying1(1.ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200050,C
3、hina;2.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)Abstract:TheindustrialproductionofCu(In,Ga)Se2(CIGS)solarcellisbasedonvacuumprocesses,whichrequireshighinitialinvestment,longmanufacturingcycleandhighcost.Inthisarticle,somelowcostmanufacturingtechniqueswithp
4、otentialapplications,includingelectrodeposition,screenprintingandspraypyrolysis,werereviewed.Inthesemethods,simpleandfastnon-vacuumdepositionprocessesareused,andthemolecularlevelprecursorlayersareprimarilyobtained,whichissubsequentlychemicallyandthermallytreatedtoformaCIGSfil
5、m.Thechoiceofprecursor,avoidingimpurityphasesandtheconditionofselenizationarethekeyfactorsoflowcostprocessing.Keywords:CIGS;non-vacuumtechnique;selenization;thin-film直接利用太阳能发电是最有可能在不久的将来大规模有显著地降低。通常吸收层是沉积在钠玻璃衬底上的,而现在应用的绿色、安全可再生能源产品之一。但是与传统的化石能的研究开发越来越趋向于使用聚合物或金属薄膜作为衬底材源发电相比,利
6、用太阳能来发电的成本仍然过高。目前光伏研料沉积吸收层,使用这些柔性衬底能使CIGS太阳电池更适发主要还是集中在空间以及偏远地区的离网发电上的小规模用于建筑和空间电站,也更方便采用卷绕技术(Roll-to-roll),应用。而进一步降低成本。在众多的光伏材料中,新一代的多晶铜铟镓硒(CIGS)本文从低成本制备CIGS光伏吸收层材料的角度出发,太阳电池显示出了很多优势,如吸收系数高、带隙可调、转换着重介绍了初期投资成本小的非真空制备技术(电沉积、丝效率高、晶界效应等,因而受到各国的关注。典型的CIGS电网印刷和热解沉积工艺)。[1]池结构如图1所示,
7、主要由钼/glass、CIGS吸收层、薄CdS或ZnS等缓冲层、本征ZnO和掺Al的低阻ZnO做为窗口层、MgF2抗反射层组成。其中吸收层材料是影响电池光电转化效率的关键层。目前效率处于领先状态的CIGS光伏吸收层材料都是在真空条件下沉积制得的,如共蒸法或者溅射工艺。但是真空技术需要的设备投资比较大,增加了太阳电池的成本,不利于大规模开发利用。假如这些步骤能被电沉积(Electrodeposi-tion)、丝网印刷(Screenprinting)和喷涂热解(Spraypyroly-sis)等非真空沉积技术所代替,那么整个太阳电池成本就会收稿日期:
8、2005-04-18作者简介:张晓科(1980—),男,江苏省人,硕士研究生,主要研究方向为CIGS薄膜太阳能电池研究。Biograph
