《太阳能电池基础与应用》CIGS电池.pdf

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1、电池效率表CIGS材料基础CIS与CIGS结构CuInSe2(CIS)：黄铜矿结构，高温时为闪锌矿结构；Cu(In,Ga)Se2(CIGS):通常最佳组分比Ga/(In+Ga)约为0.3。CIGS材料基础CIS与CIGS光学性质CIGS材料基础制备方法:三步共蒸法三步共蒸法可形成Ga组分的双梯度分布；Cu、Se组分分布均匀；晶粒大，致密，呈柱状生长。CIGS材料基础制备方法:后硒化法后硒化法易于精确控制化学计量比,对设备要求不高,产业化的首选工艺;Ga组分分布较难控制,很难形成双梯度组分分布结构；有时在表面用S代S

2、e，形成宽带隙Cu(In,Ga)S2，以降低器件表面复合。CIGS电池基础CIGS电池结构自反型异质结Mo背接触层；CIGS层；Ga/(In+Ga)0.26to0.31背光面：p型受光面：n型思考:CdS缓冲层；（1）为什么需要CdS层？ZnO窗口层(i+n)。（2）i-ZnO层有必要吗？减反通常用MgF2CIGS电池基础CIGS电池效率发展趋势CIGS电池实验室效率快速增长，目前已达21.7%，超过多晶硅电池。低成本工艺取得突破，柔性衬底CIGS电池效率高达20.4%。CIGS电池基础CIGS电池成本变化趋势CIGS电池组件

3、、BOS成本持续稳步下降，目前已经可以和晶硅电池竞争。CIGS电池基础CIGS电池市场CIGS电池市场份额稳步提升，未来竞争力持续看好。CIGS电池基础温度系数小室外工作特性较商用Si电池优异，应用前景更好！CIGS电池基础抗辐照能力强抗辐照性能远优于其它类型的太阳电池；空间应用前景好。CIGS电池基础单片集成单片集成,相对于晶Si电池有巨大优势,有利于降低组件成本。组件效率记录:16.5%,台湾TSMC。CIGS电池基础能量损失机制（1）电极遮光损失；（2）反射损失；（3）ZnO窗口层吸收损失；（4）CdS缓冲层吸收损失；（

4、5）CIGS带隙附近吸收不充分；（6）CIGS复合损失。高效CIGS电池技术途径导带带阶(bandoffset)ΔEC略大于0非常有必要高效CIGS电池技术途径Ga组分双梯度提供背电场，抑制背面少子复合，减少电池点穴损失；优化光谱匹配，提高电池开压。高效CIGS电池技术途径表面、晶界贫Cu对电池结构而言，表面贫Cu可形成自反型结构——形成pn结的前提；对材料（吸收层）而言，晶界贫Cu造成能带向下弯曲，空穴的天然势垒——抑制晶界复合；SKM及CAFM的实验证据（AM,2015）。高效CIGS电池技术途径碱金属处理工艺钝化

5、界面，降低复合，提高电池性能；提高CdS层沉积的均匀性，确保100%覆盖。高效CIGS电池技术途径碱金属处理工艺界面合金化，促进贫Cu层的形成；钝化晶界，降低复合。高效CIGS电池技术途径CIGS电池记录实验室研究主导者：德国ZSW；市场主导者：美国SolarFrontier。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:ZnS效率18.1%；短波响应稍有改善。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:ZnS效率18.6%；短波响应稍有改善。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:ZnMgO

6、制备方法：溅射；效率16.2%；性能略逊于同条件下的CdS缓冲层电池。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:ZnMgOZn0.8Mg0.2O：合适的ΔEC与较为理想的晶体质量。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:ZnMgOZn0.8Mg0.2O可替代i-ZnO的功能。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:ZnMgO双层buffer效果更好。CIGS电池未来发展趋势无Cd缓冲层Buffer:Zn(O，S)无Cd的CIGS电池记录；21.0%短波响应明显改善；未来前景看好。ΔEC：ZnO

7、负值ZnS太大CIGS电池未来发展趋势叠层电池CIGS+CGS叠层模拟结果美国Stion称CIGS叠层电池的效率已经达到23.2%。CIGS电池未来发展趋势叠层电池CIGS+perovskite叠层CIGS+钙钛矿叠层电池（四端器件）效率达到20.5%。CIGS电池未来发展趋势叠层电池CIGS+DSSC叠层CIGS+染料敏化叠层电池效率为13%。子电池间电流不匹配。CIGS电池未来发展趋势柔性衬底工艺Rolltoroll大面积、低成本。面向产业化。CIGS电池未来发展趋势柔性衬底工艺Rolltoroll柔性衬底，重量

8、轻，应用广。CIGS电池未来发展趋势柔性衬底工艺柔性衬底CIGS电池记录柔性衬底CIGS电池效率高达20.4%，为今后rolltoroll工艺发展奠定了基础。CIGS电池未来发展趋势低成本吸收层CZTS吸收层CuSnZnSIBM,2011CIGS