CIGS薄膜太阳能电池结构分析

阐述了影响铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池性能和效率的技术因素,包括CIGS半导体材料的晶体结构、电池的结构组成、衬底材料的选择以及CIGS薄膜的Na掺杂等。分析了多元共蒸发法、硒化法沉积CIGS吸收层以及化学水浴法沉积Cd S缓冲层的具体工艺和特征,介绍了柔性CIGS薄膜太阳能电池的卷对卷技术,最后就CIGS薄膜太阳能电池的研发与商业化生产中遇到的挑战及解决方法进行了分析与归纳。     

铜含量变化对Cu(In,Ga)Se2薄膜微结构的影响

报道了不同的铜含量(Cu/(Ga+In)=0.748~0.982)对Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)薄膜微结构的影响.文章中的CIGS薄膜采用磁控溅射金属预置层后硒化的方法制备, 其X射线衍射谱(XRD)中一系列黄铜矿结构CIGS(CH-CIGS)相的衍射峰确认了CH-CIGS相的存在.对CIGS薄膜拉曼光谱的分析表明, 随着铜含量的上升, CIGS薄膜经历了CH-CIGS和有序缺陷化合物(OVC)混合相、CH-CIGS单相、CH-CIGS和CuxSe混合相三种状态.进一步的分析显示, CIGS薄膜拉曼峰的半高宽随铜含量变化, 并在Cu/(Ga+In)=0.9附近时达到最小值, 这说明此时CIGS薄膜具有更好的结晶度和更少的无序性.此外还得到了CIGS薄膜拉曼峰半高宽与铜含量的经验关系公式.这些研究表明拉曼光谱能比XRD更加灵敏地探测CIGS薄膜的微结构, 可望作为一种无损和快速测量方法, 用于对CIGS薄膜晶相和铜含量的初步估计.     

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的性质

采用PID温度控制器控制共蒸发设备中蒸发源及衬底加热的温度,以三步法工艺制备CIGS(Cu(In,Ga)Se2)薄膜,通过恒功率加热衬底测试温度的变化,可实现在线组分监测,得到CIGS薄膜的组成重现性很好.CIGS薄膜的表面光洁,粗糙度多数小于10nm.但是组成相同的CIGS薄膜,其结晶择优取向可能不同,主要有(112)和(220)/(204)两种;其结晶形貌也有很大的不同,晶粒粗大且成柱状的薄膜电池效率高,虽然从Cu/(In+Ga)＜1的组成可以认为CIGS薄膜为贫Cu结构,但Hall测试多数CIGS薄膜呈p型,少数呈n型.     

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的性质

采用PID温度控制器控制共蒸发设备中蒸发源及衬底加热的温度,以三步法工艺制备CIGS(Cu(In,Ga)Se2)薄膜,通过恒功率加热衬底测试温度的变化,可实现在线组分监测,得到CIGS薄膜的组成重现性很好.CIGS薄膜的表面光洁,粗糙度多数小于10nm.但是组成相同的CIGS薄膜,其结晶择优取向可能不同,主要有(112)和(220)/(204)两种;其结晶形貌也有很大的不同,晶粒粗大且成柱状的薄膜电池效率高,虽然从Cu/(In Ga)＜1的组成可以认为CIGS薄膜为贫Cu结构,但Hall测试多数CIGS薄膜呈p型,少数呈n型.     

CdS薄膜的真空热蒸发制备及在CIGS薄膜太阳电池中的应用

采用真空热蒸发(VTE)的方法制备了CdS多晶薄膜,研究了不同衬底温度对其微观结构与光电性能的影响。结果显示,不同衬底温度下制备的CdS薄膜均属于六方相多晶结构且具有(002)择优取向;随着衬底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小,相应薄膜结晶度增大;由CdS薄膜的透射光谱可知,在500~1 000nm波段平均透过率均超过80%,光学带隙随着衬底温度的升高而增大(2.44~2.56eV),表明真空热蒸发方法制备的CdS薄膜可以作为CIGS薄膜太阳电池的缓冲层。将真空热蒸发法制备CdS薄膜与磁控溅射法制备CIGS薄膜太阳电池相结合,在同一真空室内得到了CIGS薄膜太阳电池器件,为CIGS薄膜太阳电池的工业化推广提供了新途径。     

Cu(In,Ga)Se2薄膜的制备及其表征

CuIn1-xGaxSe2(CIGS)为直接带隙半导体,其带隙宽度随In/Ga比而变化,且对可见光具有很高的吸收系数,是最有希望用于制作新一代高效、低成本薄膜太阳能电池的材料.采用直流溅射和后硒化工艺制备了系列CIGS薄膜,研究了溅射功率和衬底对CIGS薄膜的微结构和光学性质的影响.发现钼玻璃上溅射功率为50W,在55...     

台系设备厂切入薄膜太阳能 非晶硅与CIGS成为主流

台系设备厂切入薄膜太阳能领域，目前主要以非晶硅及铜铟镓硒（CIGS）领域为主，台系设备业者指出：由于开发薄膜太阳能设备成功关键在于制程设备，其与半导体制程类似，为台系业者欠缺之技术，开发难度远较先期预期来的高，恐怕未来能在薄膜设备领域成功者仅少数。     

电化学沉积铜铟镓硒薄膜中溶液温度的影响

摘要：使用电化学沉积技术可低成本制备铜铟镓硒（CIGS）薄膜,并应用于太阳电池。本文研究恒压法电化学沉积中电解液温度对制备CIGS薄膜性能的影响。以柠檬酸钠为缓冲剂,Mo玻璃为衬底,电位恒定为-0.75V,电解液温度分别为20,40,60℃,均得到厚度约为1μm的CIGS薄膜。结果表明以电沉积法成功制备出黄铜矿结构的CIGS多晶薄膜,晶粒均匀,X射线衍射谱表明其组分为CuIn0.7Ga0.3Se2。电解液温度对制备薄膜的质量有显著影响,随着电解液温度升高,CIGS薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸呈现增大趋势。电解液温度变化对薄膜组分无明显影响。     

掺Na制备柔性聚酰亚胺衬底CIGS薄膜太阳电池

研究了Na掺入对低温沉积柔性聚酰亚胺(PI)衬底Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜的结构和电学特性影响。研究结果表明:Na元素的掺入使Ga元素的扩散受到了阻滞,但对CIGS薄膜晶粒尺寸没有明显的影响,少量的Na可提高CIGS薄膜的载流子浓度和降低电阻率;Na的掺入可明显提高CIGS薄膜太阳电池的器件特性,通过优化掺Na工艺,制备的柔性PI衬底—CIGS薄膜太阳电池的最高转换效率达到10.4%。     

铜铟镓硒(CIGS)光伏薄膜的磁控溅射及组成调控研究进展

铜铟镓硒(Cu(In_xGa_(1–x))Se_2,CIGS)薄膜是目前备受关注的一种太阳能电池材料,磁控溅射是其重要的制备方法。本文从溅射工艺(衬底温度、溅射功率、工作气压)和组成调控(硒含量、Ga梯度)两个方面简述了关于磁控溅射CIGS薄膜的研究进展(尤其是对其光伏性能的调控),提出了提高CIGS薄膜电池光电转换效率的建议及研究方向。     

薄膜太阳电池的最新进展

介绍了薄膜太阳电池在光伏技术中的地位,概述了包括多晶硅、非晶硅、CdTe、CuIn1-xGaxSe2(CIGS)在内的薄膜太阳电池的发展状况.多晶硅,非晶硅太阳电池的生产技术成熟,商业化程度高,是目前太阳电池开发与应用的重点,随着技术和工艺水平的提高,CdTe和CIGS等新型太阳电池商业化必将带来能源领域的新变革.文章同时还给出了这些太阳电池的未来研究方向.     

联氨对化学水浴沉积ZnS薄膜的影响

在A(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH)和含有联氨的B(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH、(NH2)2)两种水溶液中采用化学水浴法沉积ZnS薄膜,研究了联氨对薄膜沉积过程和薄膜性质的影响.结果表明,加入少量联氨以后,薄膜沉积速度明显增加.两种溶液沉积的ZnS都为立方相结构,且含有联氨的B溶液沉积的ZnS薄膜表面附着颗粒较少.在含有联氨的B溶液中沉积的ZnS薄膜结晶度和短波区的透过率均高于A溶液沉积的ZnS薄膜.将两种溶液沉积的ZnS薄膜作为电池缓冲层制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池,加入联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率达到7.77%,比不加联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率提高了1.3%.     

Cu(In,Ga)Se2材料成分对其电池性能的影响

利用三步共蒸发法制备铜铟硒薄膜太阳电池中的吸收层CIGS薄膜,采用多种测试手段,研究其成分比例与薄膜的电阻率、载流子浓度、表面粗糙度之间的关系.电阻率为102～103Ω·cm之间,是Cu、Ⅲ族元素、Se配比较为合适的区域.载流子浓度在1015～1016cm-3范围内,薄膜表面粗糙度是随着Cu/(Ga+In)比呈下降趋势,Cu越多,表面越光滑,当Cu/(Ga+In)比超过1.25以后,变化趋势逐渐减弱.当Cu/(Ga+In)比在1.0附近时,粗糙度处于30～60nm之间.在上述范围内,研制出转换效率为12.1%的CIGS薄膜太阳电池.     

Cu(In,Ga)Se2材料成分对其电池性能的影响

利用三步共蒸发法制备铜铟硒薄膜太阳电池中的吸收层CIGS薄膜，采用多种测试手段，研究其成分比例与薄膜的电阻率、载流子浓度、表面粗糙度之间的关系电阻率为1e2～1e3Ω·cm之间，是Cu、III族元素、Se配比较为合适的区域载流子浓度在1e15～1e16cm-3范围内，薄膜表面粗糙度是随着Cu/(Ga+In)比呈下降趋势，Cu越多，表面越光滑，当Cu/(Ga+In)比超过1.25以后，变化趋势逐渐减弱. 当Cu/(Ga+In)比在1.0附近时，粗糙度处于30～60nm之间. 在上述范围内，研制出转换效率为12.1%的CIGS薄膜太阳电池.     

新型CIGS阻挡层多横向界面Mo的特性及对器件性能的影响

采用磁控溅射方法,在不锈钢箔上制备多横向界 面Mo(M-Mo,multi-transverse interface Mo)和单横向界面Mo(S-Mo)薄 膜,并利用共蒸发三步法分别在M-Mo和S-Mo薄膜上制备Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)薄膜及 器件。通过二次离子质谱仪(SIMS)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同 结构的Mo薄膜对CIGS影响。通过I-V测试,表征M-Mo和S -Mo作为背电极的CIGS电池电学性能。XRD结果显示,M-Mo和S-Mo 薄膜均以(110)为择优取向。SEM结果显示,M-Mo薄膜相对 于S-Mo,薄膜晶粒 较小,粗糙度较大。J-V测试结果显示,M-Mo薄膜作为背 电极的电池的开路电压Voc、短路电流J sc和填充因子(FF)均有所提高。     

德国公司CIGS光伏电池转换率达21．7％创世界纪录

德国高科技设备制造商MANZ集团10月16日在北京宣布，该公司研制出CIGS薄膜太阳能电池实验室转换率由21％提升至21．7％，刷新世界纪录。该记录已经得到德国Frauenhofer太阳能中心（ISE）认证。     

台湾光盘业者中环与铼德进入PV市场

据台湾媒体消息，台湾知名光盘片生产商中环与铼德近日进入太阳能电池市场。中环转投资富阳光电发展薄膜太阳能电池事业；铼德则投入CIGS薄膜太阳能电池与太阳能电池模块生产。     

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTS)材料具有与Cu(In,Ga)Se2(CIGS)材料相似的光学性质和半导体性质,且原料丰富,是CIGS薄膜太阳电池重要的后备材料。有关CZTS薄膜制备工艺的研究和电池器件转换效率提升的研究正成为本领域新的研究开发热点。目前,有实力的薄膜太阳电池研究队伍已经针对CZTS薄膜太阳电池开展了持续的研究,试图通过不同的CZTS吸收层制备方式和优化电池组装工艺过程,进一步提高CZTS薄膜太阳电池的光电转换效率。文章阐述了CZTS材料特性,着重介绍了目前国内外所采用的CZTS薄膜制备方法,详细讨论了各种薄膜沉积技术的优缺点。最后展望了CZTS电池的发展趋势。     

玻璃衬底上RF磁控溅射CIGS薄膜的研究

采用射频磁控溅射的工艺,在玻璃衬底上制备得到了铜铟镓硒(CIGS)薄膜。讨论了衬底温度、溅射气压、退火与否对CIGS薄膜与衬底结合力、显微形貌、晶化程度及电阻率的影响。通过能谱(EDS)测试证明了溅射的CIGS薄膜Ga组分比符合高效吸收层的要求,通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)测试,证明了衬底加热溅射、溅射后450℃空气退火可以有效提高CIGS薄膜与衬底的结合并提高晶化程度。通过四探针法电阻率测试证明了低气压条件下溅射、溅射后退火可以有效降低CIGS的电阻率,通过透射光谱分析证明了CIGS薄膜对可见光有高吸收效率,适合作为太阳电池的高效吸收层。     

太阳能光伏电池及其气相沉积技术研究进展

对太阳能光伏电池的发展现状进行了综述,重点论述了气相沉积技术及其在非晶硅、CIGS等薄膜太阳电池薄膜制备中的应用,并对气相沉积技术及太阳能光伏电池的发展前景进行了展望。