CIGS薄膜太陽能電池

1、CIGS薄膜太陽能電池介紹薄膜太陽能電池介紹二、二、銅銦硒（銅銦硒（CIS）薄膜太陽能電池介紹）薄膜太陽能電池介紹三、三、銅銦鎵硒（銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池介紹）薄膜太陽能電池介紹 學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為太陽能電池的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了第三代。第一代為單晶硅太陽能電池，第二代為多晶硅、非晶硅等太陽能電池，第三代太陽能電池就是銅銦鎵硒CIGS(CIS中摻入Ga)等化合物薄膜太陽能電池及薄膜Si系太陽能電池。 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池是多元化合物薄膜電池的重要一員，由于其優(yōu)越的綜合性能，已成為全球光伏領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。按制備材料的不同硅基太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池納米

2、晶太陽能電池主要:GaAs CdS CIGS目前,綜合性能最好的薄膜太陽能電池硅基太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池硅基太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池硅基太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池硅基太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池硅基太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池硅基太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池硅基太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池多元化合物薄膜太陽能

3、電池目前,綜合性能最好的薄膜太陽能電池主要:GaAs CdS CIGS目前,綜合性能最好的薄膜太陽能電池主要:GaAs CdS CIGS目前,綜合性能最好的薄膜太陽能電池硅基太陽能電池納米晶太陽能電池有機(jī)聚合物太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池主要:GaAs CdS CIGS目前,綜合性能最好的薄膜太陽能電池一、一、第三代太陽能電池第三代太陽能電池二、銅銦硒（二、銅銦硒（CIS）薄膜太陽能電池介紹）薄膜太陽能電池介紹簡介簡介 銅銦硒太陽能薄膜電池（簡稱銅銦硒電池）是在玻璃或其它廉價襯底上沉積若干層金屬化合物半導(dǎo)體薄膜，薄膜總厚度大約為23微米，利用太陽光發(fā)電。銅銦硒電池具有成本低、性 能穩(wěn)定、

4、抗輻射能力強(qiáng)等特性，光電轉(zhuǎn)換效率目前是各種薄膜太陽電池之首，正是由于其優(yōu)異的性能被國際上稱為下一時代的廉價太陽能電池，吸引了眾多機(jī)構(gòu)及專家進(jìn)行研究開發(fā)。但因?yàn)殂~銦硒電池是多元化合物半導(dǎo)體器件，具有復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)和敏感的元素配比，要求其工藝和制備條件極為苛刻，目前只有美國、日本、德國完成了中試線的開發(fā)，但尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。突出特點(diǎn)：突出特點(diǎn)：CIS 太陽電池有轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低、電池性能穩(wěn)定三大突出的特太陽電池有轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低、電池性能穩(wěn)定三大突出的特點(diǎn)。點(diǎn)。轉(zhuǎn)換效率高轉(zhuǎn)換效率高CIS薄膜的禁帶寬度為1.04eV，通過摻入適量的通過摻入適量的Ga（鎵）以替代部分（鎵）以替代部分In

5、，成為Cu In1= xGaxSe2 (簡稱CIGS) 混溶晶體，薄膜的禁帶寬度可在1.041.7 eV 范圍內(nèi)調(diào)整，這就為太陽電池最佳帶隙的優(yōu)化提供了新的途徑。所以, C IS (C IGS)是高效薄膜太陽電池的最有前途的光伏材料。美國NREL 使用三步沉積法制作的C IGS 太陽能電池的最高轉(zhuǎn)換效率為19.5%，是薄膜太陽電池的世界紀(jì)錄。制造成本低制造成本低吸收層薄膜CuInSe2是一種直接帶隙材料，光吸收率高達(dá)105量級，最適于太陽電池薄膜化，電池厚度可以做到23Lm，降低了昂貴的材料消耗。CIS 電池年產(chǎn)1. 5MW，其成本是晶體硅太陽電池的1/ 21/3，能量償還時間在一年之內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)

6、低于晶體硅太陽電池。電池性能穩(wěn)定電池性能穩(wěn)定美國波音航空公司曾經(jīng)制備91cm2的C IS 組件，轉(zhuǎn)換效率為6.5%。100MW/cm2光照7900 h 后發(fā)現(xiàn)電池效率沒有任何衰減，西門子公司制備的CIS電池組件在美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL ) 室外測試設(shè)備上，經(jīng)受7年的考驗(yàn)仍然顯示著原有的性能。三、銅銦鎵硒（三、銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池介紹）薄膜太陽能電池介紹 以銅銦鎵硒為吸收層的高效薄膜太陽能電池，簡稱為銅銦鎵硒電池CIGS電池。其典型結(jié)構(gòu)是：Glass/Mo/CIGS/ZnS/ZnO/ZAO/MgF2。（多層膜典型結(jié)構(gòu)：金屬柵/減反膜/透明電極/窗口層/過渡層/光吸收層/

7、背電極/玻璃） CIGS薄膜電池組成可表示成Cu(In1-xGax)Se2的形式，具有黃銅礦相結(jié)構(gòu)，是CuInSe2和CuGaSe2的混晶半導(dǎo)體。 CIGS的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)CuInSe2黃銅礦晶格結(jié)構(gòu)lCuInSe2復(fù)式晶格:a=0.577,c=1.154l直接帶隙半導(dǎo)體，其光吸收系數(shù)高達(dá)105/cm量級l通過摻入適量的Ga以替代部分In，形成CulnSe2和CuGaSe2的固熔晶體lGa的摻入會改變晶體的晶格常數(shù)，改變了原子之間的作用力,最終實(shí)現(xiàn)了材料禁帶寬度的改變，在1.04一1.7eV范圍內(nèi)可以根據(jù)設(shè)計(jì)調(diào)整，以達(dá)到最高的轉(zhuǎn)化效率非晶硅薄膜太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)非晶硅薄膜太陽能電池的優(yōu)點(diǎn) 低

8、成本低成本 能量返回期短能量返回期短 大面積自動化生產(chǎn)大面積自動化生產(chǎn) 高溫性好高溫性好 弱光響應(yīng)好弱光響應(yīng)好( (充電效率高充電效率高) ) 其他其他 低成本低成本 單結(jié)晶硅太陽電池的單結(jié)晶硅太陽電池的厚度厚度0.5um0.5um。 主要原材料是生產(chǎn)高純多晶硅過程中使用的主要原材料是生產(chǎn)高純多晶硅過程中使用的硅烷硅烷，這種氣體，這種氣體，化學(xué)工業(yè)可大量供應(yīng)，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太陽能化學(xué)工業(yè)可大量供應(yīng)，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太陽能電池的原材料本約電池的原材料本約RMB3.5-4RMB3.5-4（效率高于（效率高于6%6%） 且晶體硅太陽電池的基本厚度為且晶體硅太陽電池的基本厚度為2

9、40-270um240-270um，相差，相差200200多倍，多倍，大規(guī)模生產(chǎn)需極大量的半導(dǎo)體級，僅硅片的成本就占整個太大規(guī)模生產(chǎn)需極大量的半導(dǎo)體級，僅硅片的成本就占整個太陽電池成本的陽電池成本的65-70%65-70%，在中國，在中國1 1瓦晶體硅太陽電池的硅材料瓦晶體硅太陽電池的硅材料成本已上升到成本已上升到RMB22RMB22以上。以上。 從原材料供應(yīng)角度分析，人類大規(guī)模使用陽光發(fā)電，最終的從原材料供應(yīng)角度分析，人類大規(guī)模使用陽光發(fā)電，最終的選擇只能是非晶硅太陽電池及其它薄膜太陽電池，別無它法！選擇只能是非晶硅太陽電池及其它薄膜太陽電池，別無它法！ 能量返回期短能量返回期短 轉(zhuǎn)換效率為

10、轉(zhuǎn)換效率為6%6%的非晶硅太陽電池，其生產(chǎn)用電約的非晶硅太陽電池，其生產(chǎn)用電約1.91.9度電度電/ /瓦，由它發(fā)電后返回的時間約為瓦，由它發(fā)電后返回的時間約為1.5-21.5-2年，這是晶硅太陽電年，這是晶硅太陽電池?zé)o法比擬的。池?zé)o法比擬的。 大面積自動化生產(chǎn)大面積自動化生產(chǎn) 目前，世界上最大的非晶硅太陽電池是目前，世界上最大的非晶硅太陽電池是Switzland UnaxisSwitzland Unaxis的的KAI-1200 PECVD KAI-1200 PECVD 設(shè)備生產(chǎn)的設(shè)備生產(chǎn)的1100mm1100mm* *1250mm1250mm單結(jié)晶非晶單結(jié)晶非晶硅太陽電池，起初是效率高于硅太

11、陽電池，起初是效率高于9%9%。其穩(wěn)定輸出功率接近。其穩(wěn)定輸出功率接近80W/80W/片。片。 商品晶體硅太陽電池還是以商品晶體硅太陽電池還是以156mm156mm* *156mm156mm和和125mm125mm* *125mm125mm為為主。主。 短波響應(yīng)優(yōu)于晶體硅太陽電池短波響應(yīng)優(yōu)于晶體硅太陽電池 上海尤力卡公司曾在中國甘肅省酒泉市安裝一套上海尤力卡公司曾在中國甘肅省酒泉市安裝一套65006500瓦非晶瓦非晶硅太陽能電站，其硅太陽能電站，其每千瓦發(fā)電量為每千瓦發(fā)電量為1300KWh1300KWh，而，而晶體硅太陽晶體硅太陽電池每千瓦的年發(fā)電量約為電池每千瓦的年發(fā)電量約為1100-120

12、0KWh1100-1200KWh。非晶硅太陽電池。非晶硅太陽電池顯示出其極大的使用優(yōu)勢。下圖為該電站的現(xiàn)場照片，第一顯示出其極大的使用優(yōu)勢。下圖為該電站的現(xiàn)場照片，第一代非晶硅太陽電池的以上優(yōu)點(diǎn)已被人們所接受。代非晶硅太陽電池的以上優(yōu)點(diǎn)已被人們所接受。20032003年以來年以來全世界太陽能市場需求量急劇上升，非晶硅太陽電池也出現(xiàn)全世界太陽能市場需求量急劇上升，非晶硅太陽電池也出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。供不應(yīng)求的局面。非晶硅太陽能電池存在的問題非晶硅太陽能電池存在的問題 效率較低效率較低 單晶硅太陽能電池，單體單晶硅太陽能電池，單體效率為效率為14%-17%(AMO)14%-17%(AMO)，而柔性

13、基體，而柔性基體非晶硅太陽電池組件（約非晶硅太陽電池組件（約10001000平方厘米）的平方厘米）的效率為效率為10-12%10-12%，還存在一定差距。還存在一定差距。 相同的輸出電量所需太陽能電池面積增加，對于對太陽能電相同的輸出電量所需太陽能電池面積增加，對于對太陽能電池占地面積要求不高的場合尤其適用，如農(nóng)村和西部地區(qū)。池占地面積要求不高的場合尤其適用，如農(nóng)村和西部地區(qū)。 我國目前尚有約我國目前尚有約2800028000個村莊、個村莊、700700萬戶、大約萬戶、大約30003000萬農(nóng)村人萬農(nóng)村人口還沒有用上電，口還沒有用上電， 60% 60%的有電縣嚴(yán)重缺電；光致衰減效應(yīng)也的有電縣嚴(yán)

14、重缺電；光致衰減效應(yīng)也可在電量輸出中加以考慮，我們認(rèn)為以上缺點(diǎn)已不成為其發(fā)可在電量輸出中加以考慮，我們認(rèn)為以上缺點(diǎn)已不成為其發(fā)展的障礙，非晶硅太陽能電池已迎來新的發(fā)展機(jī)遇。展的障礙，非晶硅太陽能電池已迎來新的發(fā)展機(jī)遇。 穩(wěn)定性問題穩(wěn)定性問題 非晶硅太陽能電池的非晶硅太陽能電池的光致衰減光致衰減，所謂的，所謂的W-SW-S效應(yīng)，是影效應(yīng)，是影響其大規(guī)模生產(chǎn)的重要因素。目前，柔性基體非晶硅響其大規(guī)模生產(chǎn)的重要因素。目前，柔性基體非晶硅太陽能電池穩(wěn)定效率已超過太陽能電池穩(wěn)定效率已超過10%10%，已具備作為空間能源，已具備作為空間能源的基本條件。的基本條件。 成本問題成本問題 非晶硅太陽能電池投資額

15、是晶體硅太陽能電池的非晶硅太陽能電池投資額是晶體硅太陽能電池的5 5倍左倍左右右，因此項(xiàng)目投資有一定的資金壁壘。，因此項(xiàng)目投資有一定的資金壁壘。且，成本回收且，成本回收周期較長，昂貴的設(shè)備折舊率是大額回報率的一大瓶周期較長，昂貴的設(shè)備折舊率是大額回報率的一大瓶頸。頸。非晶硅太陽電池的市場非晶硅太陽電池的市場 大規(guī)模地成本發(fā)電站大規(guī)模地成本發(fā)電站 19961996年美國年美國APSAPS公司在美國加州建了一個公司在美國加州建了一個400400千瓦的非晶硅電千瓦的非晶硅電站站, ,引起光伏產(chǎn)業(yè)振動。引起光伏產(chǎn)業(yè)振動。 MassMass公司公司( (歐洲第三大太陽能系統(tǒng)公司歐洲第三大太陽能系統(tǒng)公司)

16、 )去年從中國進(jìn)口約去年從中國進(jìn)口約5MWp5MWp的非晶硅太陽能電池。的非晶硅太陽能電池。 日本日本CANECACANECA公司年產(chǎn)公司年產(chǎn)25MWp25MWp的非晶硅太陽能電池大部分輸往的非晶硅太陽能電池大部分輸往歐洲建大型發(fā)電站歐洲建大型發(fā)電站( (約每座約每座500KWp-1000KWp)500KWp-1000KWp)。 德國德國RWESCHOOTTRWESCHOOTT公司也具有公司也具有30MWp30MWp年產(chǎn)量年產(chǎn)量, ,全部用于建大規(guī)模全部用于建大規(guī)模太陽能電站。太陽能電站。CIGS電池的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀電池的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀70年代Bell實(shí)驗(yàn)室Shaly等人系統(tǒng)研究了三元

17、黃銅礦半導(dǎo)體材料CIS的生長機(jī)理、電學(xué)性質(zhì)及在光電探測方面的應(yīng)用 1974年，Wagner利用單晶ClS研制出高效太陽能電池,制備困難制約了單晶ClS電池發(fā)展1976年，Kazmerski等制備出了世界上第一個ClS多晶薄膜太陽能電池80年代初，Boeing公司研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率高達(dá)9.4%的高效CIS薄膜電池80年代期間，ARCO公司開發(fā)出兩步(金屬預(yù)置層后硒化)工藝，方法是先濺射沉積Cu、In層，然后再在HSe中退火反應(yīng)生成CIS薄膜，轉(zhuǎn)換效率也超過10% 1994年，瑞典皇家工學(xué)院報道了面積為0.4cm效率高達(dá)17.6%的ClS太陽能電池90年代后期，美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)一直保持

18、著CIS電池的最高效率記錄，并1999年，將Ga代替部分In的CIGS太陽能電池的效率達(dá)到了18.8%，2008年更提高到19.9% 薄膜太陽能電池發(fā)展的歷程CIGS的光學(xué)性質(zhì)及帶隙的光學(xué)性質(zhì)及帶隙CISCIS材料是直接帶隙材料，材料是直接帶隙材料，Cu(In,Ga,Al)SeCu(In,Ga,Al)Se2,2,其帶隙在其帶隙在1.02eV-2.7eV1.02eV-2.7eV范圍范圍變化，覆蓋了可見太陽光譜變化，覆蓋了可見太陽光譜lIn/GaIn/Ga比的調(diào)整可使比的調(diào)整可使CIGSCIGS材料的帶隙范圍覆蓋材料的帶隙范圍覆蓋1.01.0一一l.7eVl.7eV，CIGSCIGS其帶隙值隨其帶

19、隙值隨GaGa含量含量x x變化滿變化滿足下列公式其中，足下列公式其中，b b值的大小為值的大小為0.150.15一一0.24eV0.24eVlCIGS的性能不是Ga越多性能越好的，因?yàn)槎搪冯娏魇请S著Ga的增加對長波的吸收減小而減小的。l當(dāng)x=Ga/(Ga+In)0.3時，隨著x的增加，Eg減小，Voc也減小。l G.Hanna等也認(rèn)為x=0.28時材料缺陷最少，電池性能最好。CIGS薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)金屬柵電極減反射膜(MgF2)窗口層ZnO過渡層CdS光吸收層CIGS金屬背電極Mo玻璃襯底低阻AZO高阻ZnO金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極減反射膜(MgF2)

20、金屬柵電極窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極光吸收層CIGS光吸收層CIGS過渡層CdS光吸收層CIGS過渡層CdS光吸收層CIGS窗口層ZnO過渡層CdS光吸收層CIGS金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極窗口層ZnO減反射

21、膜(MgF2)金屬柵電極金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極減反射膜(MgF2)金屬柵電極窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極金屬背電極Mo光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬

22、柵電極過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極金屬背電極Mo光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極金屬背電極Mo光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極玻璃襯底金屬背電極Mo光吸收層CIGS過渡層CdS窗口層ZnO減反射膜(MgF2)金屬柵電極CIGS薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理l減反射膜：增加入射率lAZO： 低阻，高透，歐姆接觸li-ZnO：高阻，與CdS構(gòu)成n區(qū)lCdS： 降低帶隙的不連續(xù)性，緩 沖晶格不匹配問題lC

23、IGS： 吸收區(qū)，弱p型，其空間電 荷區(qū)為主要工作區(qū)lMo: CIS的晶格失配較小且熱膨 脹系數(shù)與CIS比較接近銅銦鎵硒（銅銦鎵硒（CIGS）太陽電池制備主要設(shè)備及主要測試設(shè)備：）太陽電池制備主要設(shè)備及主要測試設(shè)備：磁控濺射設(shè)備：磁控濺射設(shè)備：制備Mo電極、CuInGa合金預(yù)制層、本征i-ZnO和攙雜AL-ZnO(ITO)透明導(dǎo)電層、上電極硒化裝置：硒化裝置：對CuInGa合金預(yù)制層進(jìn)行硒化，形成型的吸收層CuInxGa1-xSe2水浴反應(yīng)槽：水浴反應(yīng)槽：制備過渡層CdS或ZnS測試設(shè)備主要有：測試設(shè)備主要有：臺階儀，SEM，XRD, RAMAN、分度光透射儀、I-V分析系統(tǒng)等銅銦鎵硒（銅銦鎵

24、硒（CIGS）太陽電池制造工藝路）太陽電池制造工藝路線線 清潔基膜單元或多元磁控濺射沉積硒化防護(hù)膜隨機(jī)檢測印刷切割檢測組裝檢測包裝。CIGS薄膜太陽能電池的制備薄膜太陽能電池的制備CIGS薄膜太陽能電池的底電極Mo和上電極n-ZnO一般采用磁控濺射磁控濺射的方法,工藝路線比較成熟最關(guān)鍵的吸收層的制備有許多不同的方法，這些沉積制備方法包括:蒸發(fā)法、濺射后硒法、電化學(xué)沉積法、噴涂熱解法和絲網(wǎng)印刷法補(bǔ)充:磁控濺射1.襯底溫度保持在約350 左右，真空蒸發(fā)In，Ga，Se三種元素，首先制備形成(In，Ga)Se預(yù)置層。2.將襯底溫度提高到550一580，共蒸發(fā)Cu，Se，形成表面富Cu的薄膜。3.保持

25、第二步的襯底溫度不變，在富Cu的薄膜表面再根據(jù)需要補(bǔ)充蒸發(fā)適量的In、Ga、Se，最終得到的薄膜。三步共蒸發(fā)法 現(xiàn)在CIGS組件處于產(chǎn)業(yè)化初級階段，主要是美國、德國和日本等發(fā)達(dá)國家公司。其工藝各具特色，主要采用的都是真空濺射技術(shù)，區(qū)別主要是制備CIGS吸收層的部分工藝差別。下表給出了主要公司生產(chǎn)工藝比較?？梢钥闯?，最主流形式是濺射金屬預(yù)制層后硒化工藝。該工藝對濺射設(shè)備防腐要求低，維護(hù)簡單，生產(chǎn)過程更容易控制。也有采用四元化合物靶直接濺射CIGS的研究，由于設(shè)備防腐要求高，吸收層存在缺陷，濺射后仍需要熱退火處理，這種方法現(xiàn)階段沒有表現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢。 CIGS國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過近20年的

26、努力,我國在光伏發(fā)電技術(shù)的研究方面，開發(fā)儲備了一定的技術(shù)基礎(chǔ),先后在實(shí)驗(yàn)室制備出了晶硅高效電池，多晶硅電池，非晶硅電池，以及CdTe和CIGS等等。國內(nèi)最早開展CIGS研究的是南開大學(xué)，先后承擔(dān)了國家“十五”“863”等重點(diǎn)課題。在“銅銦硒太陽能薄膜電池實(shí)驗(yàn)平臺與中試線”和天津市的支持下，南開大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所的研究取得了關(guān)鍵性突破，其采用共蒸發(fā)法制備的CIS薄膜電池效率在2003年達(dá)到了12.1%。2008年12月，位于天津?yàn)I海新區(qū)的“國家863銅銦硒薄膜太陽電池中試基地”研制出2936cm2的CIGS太陽電池組件，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7%。最近幾年，國內(nèi)也有一些單位，如清華大學(xué)、北京大

27、學(xué)、華東師范大學(xué)等，也在開展CIS、CIGS薄膜太陽能電池制備工藝方面的研究工作,但是整體水平與國外的差距是非常大的。3、CIGS薄膜太陽能電池應(yīng)用展望薄膜太陽能電池應(yīng)用展望CIGS薄膜太陽能電池的底電極Mo和上電極n-ZnO一般采用磁控濺射的方法，工藝路線比較成熟。最關(guān)鍵的吸收層的制備必須克服許多技術(shù)難關(guān)，目前主要方法包括：共蒸發(fā)法、濺射后硒化法、電化學(xué)沉積法、噴涂熱解法和絲網(wǎng)印刷法等?，F(xiàn)在研究最廣泛、制備出電池效率比較高的是共蒸發(fā)和濺射后硒化法，被產(chǎn)業(yè)界廣泛采用。本征缺陷、雜質(zhì)、錯配等均可影響CIGS材料的性能。制備性能優(yōu)良的CIGS太陽能電池，要盡量提高電池器件短路電流、開路電壓、包括填充因子等。由于CIGS吸收層優(yōu)異的光電特性，其短路電流一般可達(dá)3040mA/cm2，決定短路電流的另一個主要因素就是電池器件的串聯(lián)電阻，主要由上下電極的體電阻，各層接觸電阻構(gòu)成。制備器件工藝中，主要需要優(yōu)化Mo電極、低阻ZnO的制備工藝，包括各層之間的匹配。作為異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池，控制其結(jié)特性將是制備高效電池核心。制備性能優(yōu)良CIGS薄膜太陽能電池的關(guān)鍵是提高器件的開路電壓。主要是盡可能減少器件的短路現(xiàn)象(漏電)。關(guān)鍵是要提高器件的并聯(lián)電阻。影響并聯(lián)電阻的主要因素有：電池內(nèi)部缺陷、晶粒小、導(dǎo)致晶界過多、晶粒