最具发展前景的CIGS薄膜太阳能电池

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1、建材世界2010年第31卷第4期最具发展前景的CIGS薄膜太阳能电池彭寿，王芸，王伟(中国建材国际工程有限公司，上海200063)摘要：作为一种发展迅速、高效的薄膜太阳能电池。CIGS在国际光伏行业倍受关注。文章首先概述了我1it的能源现状和光伏市场前景，主要介绍了CIGS薄膜材料的组分，掺杂特性和制备方法以及CIGS薄膜太阳能电池的结构和性能等。并对CIGS薄膜太阳电池的国内外发展进行了展望。关键词：薄膜太阳能电池；掺杂特性；结构和性能MostPromisingCIGSThinFilmSolarCellPENGShou，WANGYun，WANGWei(Claim

2、TriumphInternationalEngineeringCo，Ltd，Shanghai200063，China)Abstract：Asarapidlydevelopedandhigh—efficiencythinfilmsolarcell，theCIGSsolarcellattractsmoreattentionintheinternationalphomvoltaicfield．Inthispaper，firstlytheenergysituationinchinaandthephotovolmicmarketweresum—marized，andthen

3、thecomposition，dopingcharacteristicsandpreparationmethodsofCIGSthinfilmmaterial，andthestructureandpropertiesofCIGSsolarcellwel'emainlyintroduced．ThehomeandabroaddevelopmentofCIGSsolarcellwasprospected．Keywords：thinfilmsolarcell；dopingcharacteristics；structureandproperties能源危机、环境污染与温室效

4、应是人类正面临的重大挑战，开发新能源和可再生清洁能源成为21世纪最具决定影响的技术领域之一。能源与人类社会的生存和发展休戚相关，可持续发展在人类社会已达成共识，人类社会不断进步，不仅使人们对能源的需求日益加剧，同时也对环境保护提出了越来越高的要求；能源枯竭和环境污染已成为全球性的问题。所谓“3E”即能源(energy)、经济(economy)和环境(environment)成为人类文明可持续发展所面临的重要课题。目前，应用最为普遍的化石能源，其数量有限，而且即将枯竭。全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气只能用到2040年左右，煤炭也只能维持一二百年[1J

5、。而我国正处于经济社会高速发展的时期，更是能源生产和消费大国，己探明的常规化石能源可开采年限比世界平均水平还要短，能源形势较之于其他国家也更为严峻。近几年来，一些经济发达地区的雾霆天气逐年增加，2007年珠三角的灰霆天气就超过了100天L2J，灰霆天气里的细粒子污染对身体的危害要比切尔诺贝利核辐射还严重，严重危害了人体健康，影响了人们的正常生活【3J，城市周边地区的酸雨影响农作物的正常生产；温室效应使地球温度在最近100年里上升了约l℃。2008年我国春节雪灾等灾难性天气的频发等，进一步引发了人们对能源与环境的思考。因此，为了维持人类的生存与发展，寻找替代能源以解

6、决未来人类对能源的需求和对环境的保护已成燃眉之急。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，作为太阳能利用的重要手段之一，对太阳能电池的研究与开发也变得日益重要。l2010年第31卷第4期1迅速发展的CIGS薄膜太阳能电池目前，光伏应用的太阳能电池主要有两类，按所用光伏材料分为结晶型和薄膜型2类，即晶硅片太阳电池和薄膜太阳电池。结晶型材料有单晶硅(c—Si)、多晶硅(po

7、y—Si)等，其优势是光电转换效率高，其中单晶硅太阳电池实验室最高水平转换率达25％，工业化水平一般为14％～18％。目前，晶硅太阳电池已经商品化，占据光伏市场份额的85％以上。薄膜型光伏

8、材料有非晶硅(a．Si)、铜铟硒(CuInSe2，简称CIS)和铜铟镓硒(CulnGaSe2，简称CIGS)、碲化镉(CdTe)等。薄膜太阳电池的优势是易于大面积连续生产，成本低。但还存在～些尚需解决的问题，例如非晶硅薄膜电池的效率仅为7％左右，并存在光致衰减现象；CdTe薄膜电池的实验室效率达16．5％，但由于Cd元素有毒，对环境和人体带来潜在的危害；CIGS薄膜电池的实验室效率高达19．9％，但存在组分多、结构复杂，大面积生产的均匀性问题。然而，2003年起由于原材料硅的价格增长，每千克价格由2003年的$24飞涨至2008年的$500，使得光伏产品的价格维持

9、在较高的水