铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其发展

阐述了铜铟镓硒薄膜太阳电池的研究现状、发展趋势;描述了铜铟镓硒薄膜太阳电池及其组件的商业化进程;介绍了正在实施和筹备的铜铟镓硒薄膜太阳电池技术的商业化项目.文章还涉及柔性薄膜太阳电池研究现状以及有关CIGS产业化进程所需解决的关键技术.     

H2Se气体硒化中温度对CIGS吸收层特性的影响

采用H_2Se气体对铜-铟-镓金属预制层进行硒化制备铜铟镓硒(CIGS)光吸收层,研究硒化过程中温度对CIGS结晶质量及光学特性的影响。400~500℃单一温度硒化制作的CIGS薄膜的表面平整性较差,存在颗粒状聚集物。在硒化前引入200℃低温预处理过程,可提高CIGS薄膜表面的平整性和致密性。在400℃硒化后导入500℃高温热处理过程可提高CIGS的结晶质量并改善Ga元素掺入的均匀性。光学特性测量显示,优化硒化温度可降低CIGS薄膜的缺陷态,从而提高Ga元素在薄膜中的掺入效果,CIGS薄膜的光学带隙可达1.14 e V。利用CIGS薄膜制备的太阳电池光电转换效率达13.1%,开压为519 m V,有效面积为0.38 cm~2。     

薄膜太阳电池效率可与硅基相匹比

美国能源部国家可再生能源实验室的研究人员近日宣布,开发的薄膜太阳能电池效率已可与常用的硅基太阳能电池相匹比。开发的铜铟镓二硒化物（CIGS）薄膜太阳能电池的效率达到19．9％,接近多晶硅基太阳电池20．3％的转换效率。     

太阳电池器件参数提取的一种简单方法

为了较为简洁高效准确地获得串联电阻R_s、并联电阻R_(sh)、品质因子m、反向饱和电流J_0和光生电流J_(ph)等器件参数,提出一种利用太阳电池伏安特性曲线(J-V曲线)提取这些器件参数的简单方法。利用实验制备的几组铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的J-V曲线数据进行实例器件参数提取,并验证该方法具有的较高的准确性。此外,还将这几组铜铟镓硒太阳电池和国外高效率铜铟镓硒太阳电池进行对比,发现电池之间效率相差较大的原因。     

化学水浴沉积制备高质量Zn(O,S)薄膜及其性能研究

为获得铜铟镓硒薄膜太阳电池中高质量Zn(O,S)无镉缓冲层薄膜,该研究阐述了柠檬酸三钠作为络合剂制备Zn(O,S)薄膜的成膜机理,系统性研究了该体系下各反应参数对薄膜化学水浴沉积的影响。研究表明,柠檬酸三钠的浓度值显著影响反应类型,异质反应更有利于生成高质量薄膜。同时,柠檬酸三钠与金属离子浓度的比值直接影响成膜质量和成膜速率,适合的pH溶液环境有助于提高Zn(O,S)薄膜沉积的质量。此外,通过工艺参数的优化,获得了电学性能接近传统CdS/CIGS太阳电池的Zn(O,S)/CIGS电池器件。     

H_2Se气态硒化后退火温度对CIGS薄膜中Ga再分布的影响

采用H_2Se气体在400℃下对溅射的Cu-In-Ga金属预制层进行硒化处理制备CIGS薄膜,然后采用原位退火的方法改善Ga元素在CIGS薄膜内的纵向分布和薄膜内的晶粒尺寸,研究退火温度对CIGS薄膜表面Ga元素含量和结晶性的影响。CIGS薄膜中Ga元素的分布决定薄膜的禁带宽度和太阳电池的开路电压,通过优化退火温度,CIGS太阳电池的转换效率相对增益达到20%,最终达到14.39%的转换效率和590 mV的开路电压。     

新产品

<正>IBM新型薄膜太阳电池IBM最近发布了一款新型薄膜太阳电池。这款电池将同类电池所达到的9.6%的能效功率提高到了40%。它的原料成本比传统的太阳电池低。IBM用了9个月时间来研发这款薄膜太阳电池,用铜、锡、锌、硒来代替昂贵的铜铟镓硒化物或碲化镉作     

中国薄膜电池技术与发展概况(下)

3铜铟镓硒太阳电池(1)国内CIGS电池技术我国CIGS电池的研究自20世纪80年代开始起步,早期研究单位有内蒙古大学、云南师范大学、中国地质大学和南开大学。但由于国家投入经费少,电池技术难度大,只有南开大学在天津市自然科学基金与国家科技攻关少量经费资助下勉强维持下来。在"十五"期间,CIGS电池被列入国     

薄膜太阳电池的研究进展及应用前景

阐述了非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、锑化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池和染料敏化TiO2太阳电池的研究现状,简要介绍了我国薄膜太阳电池研究的进展,指出了太阳电池在我国的应用前景。     

德国Manz集团CIGS薄膜光伏交钥匙生产线——实现平价上网的最佳选择

<正>2014年4月8日全球著名高科技设备制造商德国Manz集团在北京中国大饭店召开新闻发布会,向中国太阳能光伏市场输出整线CIGS(铜铟镓硒)交钥匙工程,包括太阳能薄膜电池生产线设备及生产技术。Manz的CIGS薄膜组件的量产模块转换效率突破14.6%。CIGS薄膜太阳能技术具有转换率高、性能稳定、制造成本低、零污染等特点。其主要制造原材料为铜、铟、镓、硒,我国稀土资源丰富,这4种原材料最大产地均在中国。与多晶硅电池原料过度依赖海外市场相比,CIGS有着极大的优势。     

CIGSeS薄膜太阳电池的H_2S硫化研究

采用H_2S硫化的方法制备铜铟镓硒硫(Cu(In_(1-x)Ga_x)(Se_(1-y)S_y)_2,CIGSeS)吸收层,研究硫化温度和时间对CIGSeS吸收层和电池性能的影响。结果表明,550～580℃硫化处理时,电池的开路电压得到有效提升,但硫化温度为600℃时,薄膜表面出现局部开裂现象,电池短路电流和效率严重下降。硫化处理可促进铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2,CIGSe)吸收层内Ga元素向表面扩散,Ga和S的共同作用可有效提高吸收层表面带隙和太阳电池的开路电压。最终,采用580℃硫化30 min条件下制备的太阳电池开路电压比硫化处理前提高约80 mV,填充因子提高约5%,最高效率为13.69%,有效面积效率为14.62%。而采用580℃硫化10 min后再降温硫化20 min的变温硫化工艺不仅可减少热预算,而且可制备出同580℃恒温硫化30 min时转换效率相当的太阳电池。     

Na掺入制备不锈钢衬底CIGS太阳电池

以轻质柔性不锈钢材料为衬底,利用共蒸发法制备较高质量的四元化合物Cu(In,Ga)Se2薄膜,在沉积CIGS薄膜前沉积一定厚度的NaF预置层,使得所制备的CIGS薄膜含有适量浓度的Na,并获得了10.06%的转换效率.利用X射线衍射仪和X射线荧光光谱仪分别测量了所制备薄膜的晶相和组分,利用扫描电子显微镜分析了不锈钢衬底CIGS太阳电池的断面形貌,最后分析了NaF的掺入对CIGS太阳电池的影响.     

CIGS-BIPV示范建筑的日发电性能分析

以惠州市潼湖科技创新小镇的铜铟镓硒建筑光伏一体化(CIGS-BIPV)示范项目为例,对该示范项目中示范建筑不同朝向立面上的铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件在夏季、冬季典型日的发电量特点和变化规律进行分析,结果显示：1)初夏的5月12日,安装在东南侧、西南侧、东北侧的CIGS薄膜光伏组件的日发电量大体相当,西南侧安装的CIGS薄膜光伏组件与东南侧、东北侧安装的CIGS薄膜光伏组件的日发电量曲线大致呈镜像关系。2)初冬的11月22日,安装在东南侧、西南侧的CIGS薄膜光伏组件的日发电量大体相当,均是安装在东北侧的CIGS薄膜光伏组件的约3倍。3)安装在东南侧、西南侧的CIGS薄膜光伏组件在11月22日的高效率发电时长高于其在5月12日的,发电量更大;安装在东北侧的CIGS薄膜光伏组件在5月12日的发电量是在11月22日的2.5倍。该研究结果可为采用薄膜光伏组件的BIPV项目和低纬度沿海地区的光电建筑应用提供借鉴。     

钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(1)

<正>0引言多年来,硅晶片太阳电池一直是光伏太阳电池领域的主流。为进一步降低太阳电池的发电成本,从上世纪70年代起,陆续发展了几种薄膜太阳电池,包括:硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池和有机薄膜电池等。虽然经过多年的努力,薄膜电池在研发方面取得了重要进展,但都尚未达到预期的目标。或是由于电池效率不够高,研发进展缓慢;或是由于电池组分中含有稀有元素,成本降不下来,将来也恐难满足大规模太阳电     

CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究

采用蒸发硒化方法制备了P型CIS（铜铟硒）和CIGS（铜铟镓硒）薄膜,用蒸发法制备N型（硫化镉）,二者组成异质PN结太阳电池,经退火处理,CIX和CIGS薄膜太阳电池的效率分别达到8．83％和9．13％,对制膜过程中彻底的选择,背电极的制备,GIS各元素蒸发控制和镓的掺入等工艺技术问题进行了深入探讨,对电池的退火处理提出了自己的见解。     

Cu(In,Ga)Se2太阳电池窗口层光学常数的测量与计算

采用多层薄膜反射率与透射率非相干叠加的方法,计算Cu(In,Ga)Se2(CIGS)多晶薄膜太阳电池的窗口层(CdS薄膜和ZnO薄膜)的光学常数,并通过科希方程和塞尔迈耳方程对计算的折射率进行了拟合,给出了拟合公式,为CIGS多晶薄膜太阳电池结构的光学设计和优化奠定了基础.     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅱ)预制膜对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层上沉积了多层和双层CuInGa(CIG)预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了预制膜对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,CIG多层预制膜由Cu11 In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11 In9、CuIn、In和CuGa相组成.通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构,延长硒化时间为25min,CIGS薄膜变得致密.     

铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池碱金属掺杂技术进展

便携式充能市场的发展带来对柔性电池的增量需求,铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是目前市场上主要应用的柔性电池,极具发展前景。介绍了铜铟镓硒柔性薄膜电池碱金属掺杂工艺技术的发展,分析了碱金属掺杂对电池效率提升的影响以及在产业化中存在的问题,并从工艺研究、设备制造和掺杂机理等方面对碱金属掺杂技术的进一步发展提出了建议。     

柔性太阳电池及其应用

一柔性太阳电池柔性太阳电池是薄膜太阳电池的一种,是指以柔性材料(如不锈钢、塑料等)为基底的薄膜太阳电池[1]。一般来讲,所有薄膜太阳电池都可以做成柔性太阳电池。从材料上分,柔性太阳电池主要有非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池、染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池等几种类型[2]。表1为代表性生产厂家的柔性太阳电池产品结构特征及信息。非晶硅柔性太阳电池的典型产     

效率为12.1%的Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池

利用共蒸发的三步法制备了较高质量的四元化合物Cu(In，Ga)Se2(CIGS)薄膜，并采用Mo／CIGS／CdS／ZnO结构为基础做出转换效率超过10％的薄膜太阳电池，其最高转换效率达到12．1％(测试条件为：AM1．5，Global 1000W／m^2)。通过与国际最高水平的CIGS太阳电池各参数的比较，分析了我们所制备的CIGS太阳电池在工艺和物理方面存在的问题。