cis以及cigs太阳能电池板专题讲座ppt

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1、CIS以及CIGS太阳电池一、铜铟镓硒太阳电池概况二、铜铟镓硒材料特性三、CIGS薄膜太阳能电池的结构四、CIGS薄膜制备技术五、CIGS太阳电池模组六、CIGS电池未来发展一、铜铟镓硒太阳电池概况两类：铜铟硒三元化合物，CopperIndiumDiselenide,CIS，铜铟镓硒四元化合物，CopperIndiumGalliumDiselenide,CIGS。CIS,CIGS电池吸光范围广，户外环境稳定性好，材料成本低，转化效率高，又一具有发展潜力的薄膜电池。标准环境测试，转换效率20%，聚

2、光系统30%，柔性大面积塑料基板15%。CIGS具有较好的抗辐射性，具有太空应用的潜力。CIS起源1970年贝尔实验室：P-CIS晶片沉积n-CdS，12%CIS电池特点CIS太阳电池有转换效率高、制造成本低、电池性能稳定三大突出的特点。转换效率高CIS薄膜的禁带宽度为1.04eV，通过掺入适量的Ga以替代部分In，成为CuIn1-xGaxSe2(简称CIGS)混溶晶体，薄膜的禁带宽度可在1.04～1.7eV范围内调整，这就为太阳电池最佳带隙的优化提供了新的途径。所以,CIS(CIGS)是高效薄

3、膜太阳电池的最有前途的光伏材料。美国NREL使用三步沉积法制作的CIGS太阳能电池的最高转换效率为20.5%，是薄膜太阳电池的世界纪录。制造成本低吸收层薄膜CuInSe2是一种直接带隙材料，光吸收率高达105量级，最适于太阳电池薄膜化，电池厚度可以做到2～3微米，降低了昂贵的材料消耗。CIS电池年产1.5MW，其成本是晶体硅太阳电池的1/2～1/3，能量偿还时间在一年之内，远远低于晶体硅太阳电池。电池性能稳定美国波音航空公司曾经制备91cm2的CIS组件，转换效率为6.5%。100MW/cm2光

4、照7900h后发现电池效率没有任何衰减，西门子公司制备的CIS电池组件在美国国家可再生能源实验室(NREL)室外测试设备上，经受7年的考验仍然显示着原有的性能。二、铜铟镓硒材料特性CuInSe2及CuGaSe2室温下具有黄铜矿的正方晶系结构，晶格常数比c/a=2；800℃高温出现立方结构（闪锌矿，ZnS）。CIS相图：位于Cu2Se和In2Se3CIS为Cu2Se和In2Se3固溶体，相图位置狭窄，薄膜成长温度500℃以上单一相获得：精确浓度控制。CIS可与CuGaSe2任意比例混合形成CuIn

5、1-xGaxSe2CuIn1-xGaxSe2容许较宽成分变化，但光电特性改变不明显。CuIn1-xGaxSe2电池可在Cu/(In+Ga)=0.7-1比例制造。CIS吸光系数较高（>105/cm），1微米材料可吸收99%太阳光CIS直接能隙半导体，1.02eV，-2X10-4eV/KCuIn1-xGaxSe2能隙计算：Eg=1.02+0.626x-0.167（1-x）电性：富铜CIS具有P型特征富铟CIS可P或N型特征高压硒环境下热处理，P型特征变为N性特征；低压硒热处理，N型变P型In性质铟（

6、49）是银白色并略带淡蓝色的金属，熔点156.61℃，沸点2080℃，密度7.3克／厘米3（20℃）。很软，能用指甲刻痕，比铅的硬度还低。铟的可塑性强，有延展性易溶于酸或碱；不能分解于水；在空气中很稳定铟在地壳中的分布量比较小，又很分散，稀有金属。电子计算机（InSb），电子，光电，国防军事，航空航天，核工业，现代信息技术Se性质Se（34）一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等。光敏材料：油漆、搪瓷、玻璃和墨水中的颜色、塑料。光电池、整流器、

7、光学仪器、光度计等。硒在电子工业中可用作光电管，在电视和无线电传真等方面也使用硒。硒能使玻璃着色或脱色，高质量的信号用透镜玻璃中含2％硒，含硒的平板玻璃用作太阳能的热传输板和激光器窗口红外过滤器。Ga性质镓（31）是银白色金属。密度5.904克/厘米3，熔点29.78℃，沸点2403℃在空气中表现稳定。加热可溶于酸和碱；与沸水反应剧烈，但在室温时仅与水略有反应。高温时能与大多数金属作用镓用来制作光学玻璃、真空管、半导体的原料高纯镓电子工业和通讯领域，是制取各种镓化合物半导体的原料，硅、锗半导体的

8、掺杂剂，核反应堆的热交换介质CIGS的晶体结构CuInSe2黄铜矿晶格结构CuInSe2复式晶格:a=0.577,c=1.154直接带隙半导体，其光吸收系数高达105量级禁带宽度在室温时是1.04eV，电子迁移率和空穴迁移率分3.2X102(cm2/V·s)和1X10(cm2/V·s)通过掺入适量的Ga以替代部分In，形成CulnSe2和CuGaSe2的固熔晶体Ga的掺入会改变晶体的晶格常数，改变了原子之间的作用力,最终实现了材料禁带宽度的改变，在1.04一1.7eV范围内可以根据设计调整，以达