铜铟硒光伏材料的制备技术

黄铜矿型的CulnSe_2(CIS)是CIS太阳能电池的核心材料,CIS材料的制备技术对太阳能电池的效率和成本有极大影响.CIS材料性能的理论研究推动了单晶制备工艺,而粉体材料制备技术因有望用于太阳能电池的低成本制备而逐渐受到重视,薄膜材料的制备工艺则随着薄膜太阳能电池的研究得到极大发展.阐述了单晶、粉体和薄膜等CIS光伏材料的制备方法,介绍了几种典型的制备技术,并总结了这几种方法的技术特点.     

CuInSe2和Cu(In,Ga)Se2薄膜的制备进展

综述了CuInSe2 (CIS)和Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)薄膜的最新制备和研究进展,重点论述了几种制备方法如热蒸发、喷涂热解、电化学沉积、溶解-旋涂、高温液相合成等对相应薄膜的形貌、结构、成分以及所组成太阳能电池光电性能的影响,探讨了这类薄膜太阳能电池存在的问题,展望了今后的研究方向.     

铜铟镓硒太阳能电池性能提升方法

铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池具有转换效率高、生产成本低、不衰退和污染小等优点,是很有前景的新型薄膜太阳能电池,其实验室测试光电转换效率已达23.35％.探究CIGS的光电转化机制和器件性能的提升方法对推动光伏产业的发展具有重要意义.本文综合分析了CIGS的发展历程、原理、结构和提升其性能的主要技术途径.重点介绍了:(1)NaF?PDT、KF?PDT、RbF?PDT和Cs?PDT等多种碱金属的后沉积处理技术的发展;(2)采用Zn(O,S)、ZnS、(Zn,Mg)O等无镉缓冲层材料替代CdS缓冲层进行缓冲层结构优化;(3)利用双层或三层Mo背电极来解决Mo表面缺陷问题;(4)在氧化锌中掺杂其他元素(如用铝、氯或硼代替锌的阳离子掺杂)来提高导电性,进而优化窗口层.进而分析了CIGS太阳能电池的光电转化机制和影响因素,以及基于理论优化工艺技术路线方法.最后,讨论了CIGS薄膜太阳能电池相关技术的发展趋势.     

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展

综述了CIGS薄膜太阳能电池近年来的研究进展。概述了CIGS薄膜的组织结构、性能特性及其之间的联系;介绍了CIGS薄膜吸收层的多种制备方法,如多元共蒸发法、溅射后硒化法、电沉积法、喷涂高温分解法等;概述了Na掺杂对CIGS电池性能的促进作用及其机理;总结了柔性衬底CIGS薄膜太阳能电池的研究情况;最后从理论和实验研究方面展望了CIGS薄膜太阳能电池的研究方向。     

CIGS叠层太阳能电池的中间层及稳定性的研究进展

叠层太阳能电池的问世开创了廉价、大面积、高效率太阳能电池制造与应用的新时代,当前研究最深入、应用最广泛的叠层电池主要有非晶硅/微晶硅(α-Si∶H/mc-Si∶H)的硅基叠层电池以及GaInP/GaAs为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物叠层电池,但是这两类叠层电池在长期光照下性能会发生衰退,影响电池的实际应用。因此人们为制造高稳定性和良好匹配度的叠层电池进行了不懈的努力,包括改进电池制造工艺和开发新材料体系的叠层电池等。铜铟镓硒(CIGS)是一种光吸收系数很高的材料且具有优异的光电性能,但CIGS叠层太阳能电池在光电转换过程中的衰减特别快,稳定性较差,远远达不到其理论效率;另外,CIGS硒化物的黄铜矿结构难以控制,导致其电学性能较差。将CIGS与Si电池叠加起来形成叠层电池,两者性能互补,既可提高CIGS材料的电导率,又可以拓宽Si电池的太阳光吸收波长范围。本文归纳了CIGS叠层太阳能电池器件的研究进展,并总结了各种叠层电池的中间结合层AZO(ZnO∶Al)、FTO(SnO_2∶F)、ITO(In_2O_3∶Sn)等的结构以及光电性能等方面的特点,从中间层、结构以及温度控制等方面论述了影响CIGS叠层太阳能电池稳定性的因素,分析了CIGS叠层太阳能电池面临的问题并展望了其前景,以期为制备稳定和高效率的新型CIGS叠层太阳能电池提供参考。     

磁控溅射法制备CIGS薄膜太阳能电池的工艺及性能研究

采用磁控溅射方法直接溅射铜铟镓硒(CIGS)靶材,制备得到了用于太阳能电池吸收层的CIGS薄膜,然后在Se气氛中对该CIGS薄膜进行退火处理。采用扫描电镜、X射线衍射、Raman、XRF、Hall等方法观察和分析了退火的主要工艺参数对薄膜表面形貌、组织结构、成分以及电学性能的影响,并制备了CIGS太阳能电池。结果表明,采用磁控溅射CIGS靶材+Se气氛中退火处理的方法,可以制备得到成分均匀、电学性能优良、单一黄铜矿相的CIGS薄膜;退火温度和退火时间是影响退火后薄膜质量的主要因素。退火温度低于350℃时,退火效果不明显。退火温度在400℃,退火时间达120 min时,薄膜完成再结晶过程,并制得单一黄铜矿相的CIGS薄膜;退火过程存在Cu-Se二次相的析出和消融,同时具有为薄膜补Se的作用。本文采用该方法制备出的CIGS太阳能电池的最高转换效率为7.69%。     

铜铟硒薄膜的外延生长和表面重构及其电池性能研究

在GaAs的(110)、(001)和(111)A、(111)B等极性晶面上, 通过铜铟共溅-硒蒸镀的方法, 分布外延生长出(220/204)、(001)和(112)结晶取向的单晶CIS薄膜. 系统考察了CIS薄膜外延生长的结晶取向和表面微结构, 发现了这些CIS外延薄膜均需表面重构化而形成比表面能低的CIS(112)晶面, 结合晶体结构研究了各种晶面和比表面能的相关性. 通过各种衬底下不同结晶取向的CIS薄膜的太阳能电池组装, 发现当CIS薄膜生长具有(220/204)结晶取向时电池器件性能最好、效率最高, 说明可通过控制CIS薄膜的沉积条件和选用合适取向的衬底, 增加吸收层(220/204)的结晶取向, 从而显著提高CIS薄膜太阳电池的光电性能.     

原子层沉积技术在新型太阳能电池中的应用

原子层沉积技术(ALD)是一项正处于发展之中、在许多领域具有巨大应用前景的新型材料制备技术,该技术在纳米结构和纳米复合结构的制备方面显示出独特的优势,在新型薄膜太阳能电池领域呈现出巨大的发展潜力和前景。首先概述了ALD技术的工作原理,简要介绍了近几年ALD技术在硅基太阳能电池和铜铟镓硒薄膜电池(CIGS)中的应用,然后重点综述了原子层沉积纳米功能薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSCs)和有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)为代表的新型薄膜太阳能电池中的应用。最后,总结了原子层沉积功能薄膜的特点和优势,展望了ALD在新能源材料与器件领域的应用前景和发展趋势。     

CIGS薄膜太阳能电池缓冲层材料的研究进展

CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层为低带隙CIGS吸收层与高带隙ZnO窗口层之间形成过渡,减少两者带隙的晶格失配和带隙失调,并可防止溅射ZnO窗口层时给CIGS吸收层带来损害等,对提高CIGS薄膜太阳能电池效率起了重要作用.介绍了CIGS薄膜太阳能电池缓冲层材料的分类和制备工艺,主要阐述了CdS、ZnS及In2S3薄膜缓冲层材料及化学水浴法、原子层化学气相沉积法、金属化合物化学气相沉积法等制备工艺的研究现状,最后指出CIGS太阳能电池缓冲层在制备工艺、环境保护及大规模工业化生产中遇到的问题,并展望了其发展方向.     

CIGS薄膜太阳能光伏产业发展现状

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳能电池以其柔性、低成本、发电性能稳定等优势成为硅基光伏电池的最佳替代品。概述了CIGS薄膜电池特性,列举了国内外产业发展状况。同时对CIGS薄膜电池产业化存在的问题和未来研发方向做了简要的总结和预测。