CIGS薄膜太阳电池研究进展-论文.pdf

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1、技CIGS薄膜太阳电池研究进展杨江波，刘仕伟，任斌(1．中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384；2．海军装备部，北京100841)摘要：由于CIGS电池结构和工艺的复杂性，达到其理论极限值还有很多问题需要光伏科学家们来解决。同时产品在产业化性能方面与实验室水平仍有一定的差距。介绍了CIGS薄膜太阳电池的特点、电池吸收层的制备工艺，介绍了近期部分CIGS电池的研究进展。关键词：CIGS；太阳电池；进展中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1002—087X(2014)08-1587-04Rese

2、archprogressofCIGSthinfilmsolarcellsYANGJiang—bo，LIUShi-wei2，RENBin2(1．ri~jmInstituteofPowerSources，Tianjin300384，China；2．EquipmentDepartmentofPLANavy,Bebig100841，China)Abstract：BecauseofthecomplexityofthestructureandtechniqueoftheCIGSsolarcells，therearesomanyp

3、roblemstobesolvedbyPVresearcherstoachieveitstheoryperformance．Thereisstilladistancebetweenindustryperformanceandlableve1．ThecharacteristicoftheCIGSsolarcellswasdescribed。Severalproductionmethodsoftheabsorberlayerwereintroduced．TherecentdevelopmentofseveralCIGSs

4、olarcellswasrevived．Keywords：CIG$；solarcels；progress铜铟硒(CIS)系薄膜太阳电池具有黄铜矿结构_l1，通过掺入1．5eV[4]，带隙可调使CIGS薄膜太阳电池光谱响应范围与太Ga元素，形成Cu(In，Ga)Se：(CIGS)四元半导体材料(如图1)阳光谱更加匹配，这也是相对于si系太阳电池的最大优势；为吸收层的CIGS薄膜太阳电池(CIGS电池)。与其他薄膜太(4)较好的弱光特性，CIGS电池优良的弱光性能取决于吸阳电池相比，CIGS电池的特点有：收材料中对铜含量

5、具有较大的宽容度，可以通过改变吸收层(1)较高的光电转换效率，2013年，德国氢能和可再生能中的铜含量来提高电池的电阻率，减小弱光条件下电池效率源研究中心(zsw)刷新了美国国家可再生能源实验室(NREL)的衰退；创造的世界记录，制备面积为0．5cm2的CIGS薄膜太阳电池f51较好的稳定性，CIGS薄膜太阳电池具有较强的抗辐照转化效率达到20．8％，该电池的性能得到了德国FranhoferISE能力，可满足空间应用，日本的NASDA进行了模拟宇宙环境的鉴定【2J，未来CIGS电池效率还有进一步提升的空间；的电子和中

6、子照射实验，证明了CIGS电池的抗辐射能力高于(2)具有高的光吸收系数，CIGS吸收层是直接带隙半导体GaAs太阳电池和晶硅电池，此外，多年户外试验表明CIGS电材料，其可见光吸收系数高达10scm数量级，吸收层膜厚度池及其光伏组装件具有非常优秀的稳定性；1～2Ixm时就可以将太阳光全部吸收，而多晶硅膜太阳电池f6)规模制造低成本，技术成熟后，电池制造成本和能量偿膜厚通常在20～30txmt3]，太阳电池的薄膜化大大降低了电池还时间均低于晶体硅太阳电池。的成本；本文介绍了CIGS薄膜太阳电池的特点、电池吸收层的制f3

7、)可进行带隙调整，通过在CIS材料掺入Ga，部分替代备工艺及近期部分CIGS电池的研究进展。黄铜矿结构中In原子，使吸收层禁带宽度在1．04～1．67eV范1ClGS电池结构和制备方法围内调整，理论上，太阳电池理想的吸收层禁带宽度为1．45～1．1典型CIGS电池结构典型单结CIGS电池由衬底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、电极层组成，如图2。其中，P型CIGS和n型CdS及高阻n型ZnO形成p-n异质结，是CIGS薄膜太阳电池的核心，用Mo层作为背电极，ZnO：A1作为窗口层，M：或者红色：Cu；黄色：

8、Se；蓝色：In／GaSiO作为减反射层，最上面Ni／A1为上电极。图1CIGS结构图1．2电池制备方法收稿日期：2014-01—08在普通的钠钙玻璃(如图3)、不锈钢箔片或聚酰亚胺等作者简介：杨江波(1981一)，男，河北省人，硕士，主要研究方向为柔性衬底上，采用直流磁控溅射方法沉积约0．3～0．4Ixm的电源技术项目管理。15872014．