CIGS薄膜太阳能电池吸收层制备工艺综述

CIGS薄膜太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率、高稳定性等优点,已经成为太阳能电池领域的研究热点。其小样品最高转化效率已达19.9%,可与多晶硅电池的转化效率(20.3%)媲美;其大面积电池组件转化效率一般在10%～15%范围内,根据各膜层材料组分及制备工艺的不同而有所变化。综述了CIGS薄膜太阳能电池吸收层的各种制备工艺及其产业化进程。     

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.     

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薄膜太阳能电池无镉缓冲层制备方法的研究现状

回顾了近年来CIGS薄膜太阳能电池无镉缓冲层的研究进展;着重介绍了In2S3,ZnS,Zn1-xMgxO三种可替代CdS缓冲层材料的常用制备方法及相关特性,并且对应给出了每种材料和方法获得的电池组件效率。展望了无镉缓冲层的发展前景,分析了化学水浴、原子层沉积、溅射三种缓冲层沉积技术各自在大规模工业化应用中的优劣势。认为溅射沉积技术是现阶段最理想的工业化制备技术,同时指出了无镉缓冲层在大规模工业化应用中亟需解决的问题。     

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%。     

预制层结构成分对溅射后硒化制备CIGS薄膜的影响

采用磁控溅射法制备了不同结构成分的铜铟镓(CIG)预制层,对预制层进行硒化得到铜铟镓硒(CIGS)薄膜。采用XRD、SEM及EDS研究了CIG预制层的结构成分对CIGS薄膜的组织与结构的影响。结果表明,不同结构成分的CIG预制层经过硒化后得到的CIGS薄膜中各元素的成分比例差别不大;采用Ga浓度相对较高的CuGa靶制备的两层结构的CIG预制层经硒化后生成的CIGS薄膜,其(112)面择优取向比较明显,晶粒尺寸相对较大。     

电沉积法制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池吸收层的研究进展

直接禁带半导体材料铜锌锡硫(CZTS)四元硫化物是近年来研究较多的具有锌黄锡矿结构的化合物半导体,由于其光吸收系数较高,禁带宽度适中,是太阳能电池理想的候选材料,使其在薄膜太阳能电池中迅速崛起。由于目前报道的最高转换效率距离其理论转换效率还存在相当差距,因此,研究CZTS(Se)四元硫(硒)化物半导体仍然是当前的研究热点之一。简单介绍了CZTS薄膜太阳能电池的结构组成,并详细介绍了3种主要制备CZTS薄膜的电沉积方法,即分步沉积Cu/Sn/Zn金属层、连续沉积Cu-Zn-Sn金属层、一步沉积Cu-Zn-Sn-S(Se)制备CZTS薄膜太阳能电池吸收层的电化学技术及相应器件,对其研究进展进行了综述,指出了相应方法存在的问题。还将3种电沉积方法进行了分析比较,提出了优化方法,展望了未来的发展趋势。     

铜铟镓硒薄膜的真空制备工艺及靶材研究现状

阐述了两种真空法制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜的工艺原理和工艺过程,比较和分析了两工艺的优缺点;介绍了溅射靶材的熔融铸造法和粉末冶金法,列举了靶材制备中所需的温度、压强、保温时间等参数。最后分析认为,用均匀细小的黄铜矿相CIGS粉末压制烧结成四元靶材,经溅射成膜后退火处理,可制备出优异的CIGS薄膜,具有更广阔的应用前景。     

溶胶-凝胶法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜太阳能电池吸收层

以金属盐氯化铜、氯化锌、氯化锡为原料,单乙醇胺和乙二醇甲醚作为溶剂,采用溶胶-凝胶法结合旋涂技术获得前驱体薄膜,分别经120℃和300℃的热板干燥后,在双温区管式炉中,于硫蒸气下硫化制备Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等一系列测试设备对样品的结构、各组分的含量、表面形貌和光带隙进行表征分析。研究结果表明,CZTS前驱体薄膜在120℃的热板上干燥后,再经500℃硫化可制备出纯净的CZTS薄膜,禁带宽度接近1.52eV。     

氮气流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了CuInGa(CIG)预制膜.以N2为载气,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了N2流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,在不同的N2流量下制备的CIGS薄膜,均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.当Ar流量为0.40m3/h时,薄膜表面结构致密,晶粒大小均匀,并且Cu、In、Ga原子含量,处于制备弱p型CIGS薄膜的理想范围.     

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。     

CIS(CIGS)薄膜材料的研究进展

以CIS(CIGS)作为吸收层的太阳能电池因其诸多优异性能而成为最具潜力的第三代太阳能电池.首先介绍了CIS(CIGS)薄膜的性能与掺杂对电池的影响,讨论了多种薄膜沉积技术及其优缺点,重点介绍了几种低成本制备技术及其影响因素,最后阐述了CIS(CIGS)薄膜电池的发展情况,并展望了CIS(CIGS)电池的发展趋势.     

薄膜太阳电池的研发现状和产业发展

在人类社会可持续发展的进程中,必须解决好能源危机与环境保护等问题.在各国政府的大力扶持和相关鼓励政策的刺激和推动下,太阳能光伏产业得到了迅猛发展,光伏组件的成本不断降低,应用领域迅速扩大.其中,薄膜太阳电池由于其用料少、工艺简单、能耗低、成本有一定优势而越来越被业界所接受,近3年来薄膜太阳电池产业得到了较快发展,全球薄膜太阳电池产量从2007年的400 MW增长到2008年的890 MW,同比增长120%以上.目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种:硅基薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池(CIGS)和碲化镉薄膜太阳电池(CdTe).对上述3类薄膜太阳电池的特性、发展历史、研发现状以及产业发展状况作了介绍,对研究与产业中存在的问题以及未来研究方向也提出了看法.     

薄膜太阳电池缓冲层硫化镉的制备

采用操作简单的化学水浴法(CBD)在普通载玻片上制备了太阳能电池用缓冲层硫化镉薄膜。通过改变反应温度、溶液p H值和退火温度等实验条件,探讨了硫化镉薄膜的最佳制备工艺条件,并利用X射线衍射仪、紫外-可见-分光光度计和电化学工作站对生成的薄膜样品进行了表征。结果表明,制备均匀性好、致密、覆盖度好的硫化镉薄膜的最佳实验条件如下:反应温度为70℃,溶液p H值为10,且后续在350℃温度下进行热处理1 h。此条件下得到的硫化隔薄膜的可见光透过率较高,具有明显的光电导现象;通过计算,最优实验条件下获得薄膜的禁带宽度为2.3 5 e V,与理论值2.42 e V很接近。     

薄膜太阳能电池的进展和展望

薄膜太阳能电池因具有价格低、弱光性好、大面积自动化生产、柔性便携等优点,表现出极大的发展意义和良好的市场前景。目前光伏市场上薄膜太阳能电池主要分为硅基薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池三大类。本文介绍了三种薄膜太阳能电池的发展现状,指出了它们的优点和存在的主要问题,分析了学术界和产业界针对这些问题的解决方案,展望了其发展前景。     

柔性薄膜太阳电池的研究进展

综述了近年来柔性薄膜太阳电池的发展状况,结合柔性薄膜太阳电池的发展历史,分析了用作柔性衬底薄膜太阳电池的研究成果,探讨了各种器件结构的优缺点,并介绍了柔性衬底材料的选择及柔性太阳电池的研究进展。     

染料敏化太阳能电池的研究进展

光导电极材料在染料敏化太阳能电池(DSSC)中起到关键作用,直接影响到太阳能电池的总效率,所以一直是DSSC研究的热点.介绍了DSSC的基本工作原理,概述了当前DSSC中最流行的TiO<,2>和ZnO两种薄膜光导电极材料的制备方法,并从结构、工艺和转换效率等方面对染料敏化TiO<,2>薄膜太阳能电池和染料敏化ZnO薄膜太阳能电池进行了介绍和讨论;同时简要介绍了目前研究非常热门的叠层染料敏化太阳电池的研究进程,最后展望了染料敏化太阳能电池的未来发展前景.     

薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池作为一种新的能源材料正在得到迅速的发展和进步,主要介绍了非晶硅、多晶硅薄膜太阳能电池以及CIGS薄膜太阳能电池,通过比较这几种薄膜太阳能电池各自的特点阐述了各种薄膜太阳能电池的发展状况.