蒸发法制备CIGS薄膜太阳电池的研究进展

多元共蒸发技术制备的Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜具有结晶质量高,梯度带隙,成分易于精确控制等优点,被认为是制备高效率CIGS薄膜太阳电池的最佳工艺。目前,该工艺制备的CIGS电池的实验室转换效率已经超过20%,通过改进和优化共蒸发工艺流程,继续提高电池性能、发展柔性衬底薄膜电池、尽快将实验室技术转移为CIGS电池组件的商业化生产成为新的研究热点。主要介绍了共蒸发工艺的特点,以及近年来在制备CIGS薄膜太阳电池及组件方面的研究进展。     

CIGS薄膜太阳能电池研究进展

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。     

CIGS薄膜太阳电池研究进展

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池以其具有的诸多优势成为最具发展潜力的太阳电池之一。随着CIGS薄膜太阳电池光电转换效率世界纪录的不断被刷新,继续提高电池性能、研究无Cd缓冲层材料,发展柔性衬底CIGS薄膜电池及组件,优化现有的工艺流程,开发低成本的吸收层沉积工艺,尽快将实验室技术转移为CIGS电池组件的商业化生产成为今后的研究热点。主要介绍了CIGS薄膜太阳电池近年来在这些方面的研究进展。     

Cu(In_(0.7)Ga_(0.3))Se_2薄膜太阳电池的研究

采用直流溅射方法研究Cu(In0.7Ga0.3)Se(CIGS)薄膜太阳电池的背电极Mo薄膜、吸收层CIGS薄膜、缓冲层ZnS薄膜以及窗口层ZnO:Al(ZAO)薄膜的制备条件,并利用XRD、AFM和SEM对薄膜表面形貌进行表征。根据实验结果制备了性能良好的CIGS薄膜电池,并初步研究了电池的I-V特性,研究发现制备的太阳电池的填充因子大概为36%,并分析影响填充因子的原因。通过反复研究CIGS薄膜电池的制备条件,为制备高效CIGS薄膜电池奠定了基础。     

基于Bezier曲线的CIGS薄膜光伏电池I-V曲线简单拟合方法

精准的光伏电池输出数学模型是研究光伏系统的必要条件,然而由于厂家提供的数据有限,铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏电池的输出数学模型是包含若干未知参数的非线性特性曲线.因此提出仅利用厂家提供的有限数据,对CIGS薄膜光伏电池的电流-电压输出特性曲线,即I-V曲线进行拟合.首先利用Bezier曲线选取函数控制点,对CIGS薄膜光伏电池的I-V曲线进行拟合;然后找出Bezier曲线控制点位置与CIGS薄膜光伏电池的填充因子之间的函数关系;最后,利用4种新型CIGS薄膜光伏电池对该函数关系进行验证,并对结果进行了对比分析.分析结果表明,所提方法对4种CIGS薄膜光伏电池的I-V曲线的拟合方法的平均相对误差均小于0.8％,验证了所提方法的有效性.     

Na掺杂工艺对CIGS薄膜及柔性器件性能的影响

采用共蒸发三步法在聚酰亚胺(PI)衬底上沉积CIGS薄膜,研究了Na掺杂工艺对PI衬底生长的CIGS薄膜性质及柔性太阳电池性能的影响。前掺Na工艺可有效改善吸收层CIGS薄膜电学性质,但会阻碍In、Ga互扩散,并导致CIGS薄膜结晶质量下降。这是由于在CIGS薄膜沉积过程中掺入Na原子,影响了薄膜生长的动力学过程。后掺Na工艺在提高吸收层CIGS薄膜电学性质的同时,避免了Na原子扩散对CIGS薄膜结晶质量的影响,最终提高了柔性CIGS薄膜太阳电池性能。     

CIGS太阳电池串联组件的太阳能制氢系统

太阳能制氢是利用太阳能获取氢能的重要途径。太阳能制氢反应系统的设计和选择是实现高效太阳能制氢和能否走向工业化的核心问题之一。重点论述了太阳能制氢系统的主要结构,不同体系具有的各自优缺点及材料选择等方面的问题,使用CIGS材料作为吸光材料,以三个单体CIGS电池串联构成光伏组件,为水分解反应提供了足够的电压,实现太阳能制氢全反应。对以CIGS光伏电池组件为基础的太阳能制氢前景进行展望并论述存在的主要问题。     

柔性CIGS薄膜太阳电池的激光划线研究

单片集成是Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池组件的一种形式,可以降低电流和电阻损失,制备的关键步骤是通过划线实现子电池间的隔离和互联。超短脉冲激光划线能降低死区宽度,提高划线质量。为实现一种新型结构CIGS薄膜太阳电池组件的单片集成,采用1 064 nm波长皮秒激光对PI衬底CIGS薄膜太阳电池划线。通过对不同工艺条件划线沟道深度、结构及成分的研究发现,可以实现选择性移除CIGS薄膜太阳电池材料层,露出PI衬底或钼背电极层,划线沟道底部平整、干净,划线两侧整齐,宽度在100μm左右。     

Cu(In,Ga)Se_2薄膜太阳电池研究进展(I)

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有黄铜矿晶体结构,以它为吸收层的太阳电池称为CIGS薄膜太阳电池。此电池具有如下特点:(1)光电转换效率高。     

Manz打破CIGS薄膜光伏电池转换效率纪录

总部设在德国的曼兹(Manz)公司日前宣布,其铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池效率在实际生产中已经达到了14.6%。该公司还表示,在不久的将来,该技术将能够减少0.04欧元/(kW.h)的电力成本。曼兹公司表示其量产的CIGS太阳板已经达到了14.6%的转换效率,并且孔径效率也达到了15.9%,创造了新的薄膜光伏电池纪录。这一消息得到了德国莱茵T?V认证的确定。     

裂解硒技术及在CIGS薄膜太阳电池中的应用

普通Se源提供的硒蒸气主要由活性较低的Sen大原子团构成(n≥4),这不利于生长高质量的CIGS薄膜。理论计算表明,等离子体裂解Se蒸气技术和热裂解Se蒸气技术均可以提供足够的能量使Sen大原子团裂解为高活性的Se2或Se。实验证明,裂解Se技术显著降低了CIGS薄膜生长过程中Se原料的使用量。高化学活性的硒蒸气使生长CIGS薄膜的动力学过程发生变化,显著改善了低温沉积CIGS薄膜性质,在一定程度上提高了相应的电池性能。因此,裂解Se蒸气技术在聚酰亚胺(PI)衬底CIGS薄膜太阳电池的研究及组件产业化领域具有很好的应用前景。     

薄膜光伏CIGS太阳能电池能效刷新纪录

正斯图加特科学家将由铜铟镓硒(CIGS)制成的薄膜太阳能电池效率提升至22%。此项CIGS新技术倍受太阳能行业青睐,将很快替代传统硅太阳能电池,占据更大市场份额。此新型电池表面积为0.5m2,符合测试电池专业标准,利用实验室喷涂机制成。未来几年可能效率会达到25%。研究人员通过采取各种方法对生产过程进行优化才得以刷新此记录。德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE对此项新纪录进行认证。ZSW现在只比当前     

Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池研究进展(Ⅰ)

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有黄铜矿晶体结构,以它为吸收层的太阳电池称为CIGS薄膜太阳电池.此电池具有如下特点:(1)光电转换效率高.2008年美国国家可再生能源实验室(NREL)研制的小面积CIGS薄膜太阳电池光电转换效率已达到19.9%,是当前各类薄膜太阳电池的最高记录.     

CIGS太阳电池的低成本制备工艺

目前铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的工业化生产基本采用真空技术制备,需要很大的设备投资,生产周期长,增加了生产成本。详细介绍了几种具有潜在应用前景的低成本直接制备工艺:电沉积、丝网印刷、热解喷涂。这几种方法都使用简单、快速的非真空设备,预组装成分子级别的前驱物层,经化学或热处理形成CIGS薄膜。前驱物的选择,杂相的去除,以及后处理条件是影响非真空工艺的关键因素。     

基于CIGS薄膜太阳电池组件内级联工艺研究

采用532 nm激光一次完成P1、P2和P3三道划线,实现了柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池组件的内级联。通过设计了P1、P2无缝连接结构,选择合适的绝缘、导电浆料,优化级联划线工艺,使单节子电池的死区总宽度减小到约450μm,并对激光划线的可靠性进行了评估。     

CIGS薄膜太阳电池柔性化

铜铟镓硒(copper indium gallium di Selenide,CIGS)被公认为最佳的薄膜太阳电池材料之一,CIGS薄膜太阳电池是一种高效的薄膜太阳电池。分析了柔性CIGS薄膜太阳电池的结构、衬底材料的选择、扩散垒的作用、吸收层和缓冲层的制备和特性,介绍了不锈钢箔、铝箔聚酰亚胺等柔性衬底CIGS薄膜太阳电池的研发情况,最后展望了柔性CIGS薄膜太阳电池的应用前景。     

2012的新希望—薄膜太阳能电池发展趋势分析与应用展望

硅薄膜电池已经发展到第四代——非晶硅/微晶硅双结叠层电池,而这种非晶硅与微晶硅叠层的基本结构将成为未来硅薄膜电池的主流发展趋势。薄膜光伏电池是在低成本的玻璃、塑料、不锈钢等基板上沉积形成很薄的感光材料实现光电转换,主要包括硅薄膜电池(a-Si、a-Si/c-Si等)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒(CIS、CIGS)。     

我国薄膜太阳能电池投资机会分析

薄膜太阳能电池,是指在塑胶、玻璃或金属基板上形成可产生光电效应薄膜的电池。这种薄膜厚度仅需数μm,在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量。常见的薄膜电池包括碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CIS）／铜铟镓硒（CIGS）、硅基薄膜三类。     

低温三步法制备柔性CIGS太阳电池

以聚酰亚胺(PI)为衬底的柔性铜铟镓硒[Cu(In,Ga)Se2,简称CIGS]太阳电池因其极高的质量比功率受到广泛的关注与研究。采用低温"三步法"共蒸发工艺制备吸收层CIGS薄膜,在第二步时薄膜会经历富Cu的生长过程,并通过拉曼检测到CuxSe生成。通过X射线衍射光谱法(XRD)分析CIGS薄膜晶体结构,薄膜择优取向呈现为(220)/(204)晶向。扫描电子显微镜(SEM)分析发现CIGS薄膜颗粒大且致密。在PI衬底上制备的CIGS薄膜太阳电池的转换效率达到6.57%。     

ZAO特性及其在CIGS电池中的应用

透明导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxides,简称TCO)用途广泛,介绍了TCO应用于光伏领域中的铜铟镓硒薄膜(CIGS)太阳电池,是CIGS太阳电池中不可缺少的一部分。简要阐述了其可见光范围内的透明性和导电性及其成因,以及作为CIGS薄膜太阳电池中窗口层的作用。将ITO和ZAO透明导电薄膜在CIGS太阳电池的应用进行相比,以掺铝的氧化锌(ZnO∶Al简称ZAO)透明导电薄膜为例,对其性能、制备方法及过程进行了简要阐述,并概括了大面积ZAO薄膜的性能。