CIGS薄膜太阳能电池研究进展.pdf

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1、CIGS薄膜太阳能电池研究进展叶飞禹争光东汽表面工程研究所，四川德阳618000摘要:薄膜太阳电池以其低成本吸引越来越多的研究者。CIGS薄膜作为光伏材料，其光电转化效率高，性能稳定，CIGS薄膜太阳能电池成为各国研究的热点之一。近来研究主要关注CIGS薄膜太阳电池大面化、薄膜效率影响因素和工艺研究。本文主要介绍CIGS薄膜电池近年来的研究进展。关键词:太阳能;电池;薄膜;CIGS+中图分类号:TM914.42文献标识码:A文章编号:1001－9006(2011)02－0061－07!"#"$%&’-%.?%"##4+1CP(@’4+-042:(.2$%1"

2、22#YEFei，YUZheng-guang(DongfangSteamTurbineCo．，Ltd．，618000，Deyang，Sichuan，China)Abstract:Atpresent，moreandmoreresearchersareengagedinresearchworkofthinfilmsolarcellsduetoitslowcost．CIGSthinfilmasonetypeofphotovoltaicmaterialshastheadvantagesinphotoelectrictransformationofhigheffici

3、encyandstableperformance，etc．Therefore，CIGSthinfilmsolarcellsresearcharebecomingprevailinginmanycountries．ThispapermainlyintroducestherecentresearchprogressofCIGSthin-filmcells．Keywords:solar;cell;thinfilm;CIGS［4］薄膜太阳能光伏电池以其低成本吸引了越来越制备的CIGS薄膜电池已达到19.9%的记录，而多的研究者，Si系薄膜、CIS系薄膜、有机薄膜和C

4、IGS薄膜制备的聚光太阳能电池转化率达到［1］［5］CdTe系薄膜成为了研究的热点。CIS系列薄膜21.5%，是所有目前研制的薄膜太阳电池中最电池和其他薄膜电池相比，其光电转化效率高、性高的转换效率。Cu(In，Ga)Se2可通过改变In和能稳定、广阔的应用前景成为各国研究的热点之Ga的比例调整来优化禁带宽度，可带隙调整是一。CuInSe2(CIS)薄膜材料的禁带宽度为1.04eVCIGS系相对于其他系列电池如CIS系、Si系和5－1且为直接带隙材料，其光吸收达到10cm，只需CdTe系等的最大优势，所以对CIS系薄膜太阳电要1～2μm厚的薄膜就可以吸收99

5、%以上的太阳池的研究重点就转向CIGS薄膜太阳电池。［2］光，因此，它是一种重要的太阳能光电材料。1CIGS薄膜太阳电池结构及特点太阳电池的理论转化率为25%～30%，为了提高［6］效率、降低成本以及制备环境友好材料，在太阳电池的基本原理是光生伏特效应:光照CuInSe2基础上发展起来了相同体系的太阳能光电下，pn结处的内建电场使产生的非平衡载流子向空材料，包括Cu(In，Ga)Se2(CIGS)、Cu(In，Ga)间电荷区两端漂移，产生光生电势，与外路连接便［3］(S，Se)2(CIGSSe)、CuInS2、CuGaSe2。其中，产生电流。单结CIGS薄膜

6、太阳电池的基本结构由衬CIGS是CIS系列中最具有发展前景的材料，NREL底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、收稿日期:2011－01－06作者简介:叶飞(1979－)，男，2007年毕业于西南交通大学，硕士，现从事光伏技术研发。禹争光(1970－)，男，毕业于电子科技大学，工学博士，现从事新能源技术研究与开发工作。61电极层组成。典型的CIGS薄膜太阳电池的结构(4)CIGS薄膜可用钠钙玻璃作衬底，不仅成［7］为:Glass/Mo/CIGS/ZnS/i-ZnO/ZAO/MgF2，如本低、膨胀系数相近、还因微量的Na掺杂而提高图1所示。电池的转换效

7、率和成品率。CIGS薄膜在玻璃衬底上形成缺陷很少的、晶粒巨大的高品质结晶，而这种晶粒尺寸是一般的多晶薄膜根本无法达到的。2CIGS薄膜制备和性能2.13种典型的CIGS薄膜制备方法CIGS薄膜太阳电池吸收层为CIGS薄膜，对光电转化效率有着决定性的影响。现阶段，薄膜太阳电池中的吸收层CIGS薄膜的制备形成了蒸镀法、硒化法、电化学沉积3种主要的方法。这3种方法各有优点:蒸镀法适合制备高转化效率的薄膜，硒化法适合于制备低成本的薄膜，化学沉积法适合于制备大面积薄膜。蒸镀法和硒化法已经比较成熟，图1CIGS薄膜太阳电池典型结构化学沉积法正处于研究阶段。蒸镀法是CIG

8、S薄膜最早的制备方法，经过长CIGS薄膜太阳电池与C