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铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池技术综述一、薄膜太阳电池概术铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池由于效率高、无衰退、抗辐射、寿命长、成本低廉等特点，是备受人们关注的一种新型光伏电池产品，经过近30年的研究和发展，其光电转化效率为所有已知薄膜太阳能电池中最高的。
而且其光谱响应范围宽，在阴雨天条件下输出功率高于其他任何种类太阳电池，因而成为最有前途的光伏器件之一。
铜铟镓硒CuInSe2（简称CIS）薄膜材料是属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物直接带隙半导体，光吸收系数达到105量级，薄膜厚度约为1-2μm就能吸收太阳光，其禁带宽度为1.02eV。
通过掺入适量的Ga元素以代替部分的In，成为CuInSe2与CuGaSe2（简称CGS）的固溶半导体CuIn1-xGaxSe2（简称CIGS）。
CIGS电池在制作过程中，通过控制不同的Ga掺入量，其禁带宽度可在1.02-1.67eV范围内调整，这就为太阳能电池的带隙优化提供了很好的途径。
二、国内外研究现状（一）国外研究进展CIGS薄膜太阳电池材料与器件的实验室技术在发达国家趋于成熟，大面积电池组件和量产化开发是CIGS电池目前发展的总体趋势，而柔性电池和无镉电池是近几年的研究热点。
美国国家可再生能源实验室（NREL）在玻璃衬底上利用共蒸发三步工艺制备出最高效率达19.9%的电池。
这种柔性衬底CIGS太阳电池在军事上很有应用前景。
近期，CIGS小面积电池效率又创造了新的记录，达到了20.1%，与主流产品多晶硅电池效率相差无几。
美国NREL和日本松下电器公司在不锈钢衬底上制备的CIGS电池效率均超过17.5%；瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）的科学家AyodhyaN.Tiwari领导的小组经过多年努力，完善了之前开发的柔性不锈钢衬底太阳能电池，实现了18.7%的效率。
由美国能源部国家光伏中心与日本“新能源和工业技术开发机构（NEDO）”联合研制的无镉CIGS电池效率达到18.6％。
LBNL-56609 对中国能源战略对策的评论美国劳伦斯·伯克利国家实验室乔纳森E.辛顿（Jonathan E. Sinton）雷切尔 E. 斯特恩（Rachel E. Stern）纳撒尼尔y亚丁（Nathaniel Aden）马克 D. 列文（Mark D. Levine）以及泰勒 J. 蒂拉欧大卫G. 弗雷德雷黄昱乔安娜 I. 刘易斯林江埃米 T. 麦凯恩林 K. 柏莱斯怀瑞恩周南美国可再生能源国家实验室吉恩Y. 库2005年5月16日本文得到中国可持续能源项目资助Evaluation of China’s Energy Strategy OptionsJonathan E. SintonRachel E. SternNathaniel AdenMark D. LevinewithTyler J. Dillavou David G. FridleyJoe Huang Joanna I. LewisJiang Lin Aimee T. McKaneLynn K. Price Ryan H. WiserNan ZhouLawrence Berkeley National LaboratoryandJean Y. KuNational Renewable Energy Laboratory16 May 2005Prepared for and with the support of the China Sustainable Energy Program本研究得到能源基金会、大卫与露茜尔·派克德基金会和威廉·弗洛拉和休利特基金会合盟的中国可持续能源项目、以及壳牌基金会可持续能源项目的大力支持。
劳伦斯·伯克利国家实验室也同时得到美国能源部能源效率及可再生能源助理部长的支持[合同号：DE-AC03-76SF00098]。
免责声明：美国政府、加州大学及其雇员均不对本报告所提供信息的准确性、完整性和有用性做出任何保证（包括适用于特定目的的保证），也不为此承担任何法律义务或责任。
美国国家能源部可再生能源实验室（NREL）联系方式：网址：/contacts/电话：303-275-4090 （Public Affairs）Golden, Colorado Laboratories and Offices（科罗拉多州）National Renewable Energy Laboratory1617 Cole Blvd.Golden, CO 80401-3305电话：303-275-3000Washington, D.C. Office（华盛顿特区）National Renewable Energy Laboratory901 D. Street, S.W. Suite 930Washington, D.C. 20024-2157电话：202-488-2200简介：The National Renewable Energy Laboratory (NREL) is the nation's primary laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development (R&D).NREL's mission and strategy are focused on advancing the U.S. Department of Energy's and our nation's energy goals. The laboratory's scientists and researchers support critical market objectives to accelerate research from scientific innovations to market-viable alternative energy solutions. At the core of this strategic direction are NREL's research and technology development competencies. These areas span from understanding renewable resources for energy, to the conversion of these resources to renewable electricity and fuels, and ultimately to the use of renewable electricity and fuels in homes, commercial buildings, and vehicles. The laboratory thereby directly contributes to our nation's goal for finding new renewable ways to power our homes, businesses, and cars.美国国家可再生能源实验室是美国可再生能源和能源效率研究和发展的重点实验室。
系统效率分析运行期光伏电站的生产工艺流程为：通过太阳辐照，经直流发电单元（将太阳能转化成直流电能，再经逆变产生交流电），出口电压为AC0.5/0.52kV，再经35kV升压箱变，将电压升至35kV后，由35kV集电线路汇集至电站35kV汇集站，再经110kV汇集站，电压升至110kV 后，然后输送至220kV升压站，经220kV主变压器二次升压后，通过220kV架空线路送入系统电网。
其发电工艺流程如下：（8）变压器损耗（9）系统故障及维护损耗结合XX项目实施的实际情况，参考《XX光伏发电项目招商文件》中评分标准的要求，技术方案中系统能力先进性（5分），81%得1分，系统效率最高值得5分；因此系统效率即使是重要的招商得分项，同时该参数又直接影响发电量和效益测评即投标申报电价，为科学合理的控制和了解本项目地的系统效率水平，使其尽可能向可操作、可实现的最高效率努力，系统效率基本取值分析如下：（1）不可利用的太阳辐射损耗根据项目地的地理位置、气候气象和太阳辐射数据当地的气象和太阳辐射特点，结合的阵本次对灰尘、植被等遮挡损耗取值为2.20%。
（3）温度影响损耗光伏组件工作温度可以由以下计算公式：Tc=(Ta+(219+832Kt)×(NOTC-20))/800NOCT=45°C，Kt晴朗指数0.7，Tc为光伏组件温度，Ta为环境温度?t=(Tc-25)×ɑ ，ɑ为光伏组件的温度功率衰减因子；结合农业种养殖的模式和当地气候、气温条件，根据光伏组件的温度效率系数≥-0.39%/℃的技术指标要求，利用收集到的典型月辐照度和温度数据，采用上述公式结合光伏组件的串并联等方案，进行不同辐射量和温度下的分析计算后，本次由温度引起的发（6）直流、交流线路损耗交直流损耗计算：交流线路有功功率损失：?P=3I2R直流线路有功功率损失：?P=I2R结合上述计算分析，本次对直流电缆损耗取值为2.0%，交流线路损耗取值为1.0%。
多结太阳电池用键合技术张无迪;王赫;刘丽蕊;孙强;肖志斌【摘要】介绍了使用键合技术制备高效多结太阳电池的方法,即在不同材料衬底依次外延生长晶格匹配子电池,再通过键合技术将二者集成至一起.着重介绍了多种实现子电池集成的键合技术,并分析了其技术特点.%Fabrication method of high-efficiency multi-junction solar cells applying wafer bonding technology was ttice-matched sub-cells were grown on different material substrate by epitaxy,then the tandem sub-cells were combined through wafer bonding technology.Several different wafers bonding technology for realization of sub-cells combination were emphatically introduced,the characteristics of these technology was analyzed as well.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)009【总页数】4页(P1315-1318)【关键词】键合;多结太阳电池;晶格匹配【作者】张无迪;王赫;刘丽蕊;孙强;肖志斌【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM914Abstract:Fabrication method of high-efficiency multi-junction solar cells applying wafer bonding technology was ttice-matched sub-cells were grown on different material substrate by epitaxy,then the tandem sub-cells were combined through wafer bondingtechnology.Several different wafers bonding technology for realization of sub-cells combination were emphatically introduced,the characteristics of these technology was analyzed as well.Key words:wafer bonding;multi-junction solar cells;lattice-matched晶片键合(Wafer bonding)技术是将不同材料的晶片结合在一起，用以生产半导体新型器件和微型原件的技术。
系统效率分析运行期光伏电站的生产工艺流程为：通过太阳辐照，经直流发电单元（将太阳能转化成直流电能，再经逆变产生交流电），出口电压为AC0.5/0.52kV，再经35kV升压箱变，将电压升至35kV后，由35kV集电线路汇集至电站35kV汇集站，再经110kV汇集站，电压升至110kV后，然后输送至220kV升压站，经220kV主变压器二次升压后，通过220kV架空线路送入系统电网。
其发电工艺流程如下：图运行期光伏电站的生产工艺流程图结合光伏电站的运行特点其系统损耗主要为以下几方面组成：（1）入射角造成的不可利用的太阳辐射损耗；（2）灰尘、植被等遮挡损耗（3）温度影响损耗（4）光伏组件不匹配造成的损耗（5）直流线路损耗（6）逆变器损耗（7）交流线路损耗（8）变压器损耗（9）系统故障及维护损耗结合XX项目实施的实际情况，参考《XX光伏发电项目招商文件》中评分标准的要求，技术方案中系统能力先进性（5分），81%得1分，系统效率最高值得5分；因此系统效率即使是重要的招商得分项，同时该参数又直接影响发电量和效益测评即投标申报电价，为科学合理的控制和了解本项目地的系统效率水平，使其尽可能向可操作、可实现的最高效率努力，系统效率基本取值分析如下：（1）不可利用的太阳辐射损耗根据项目地的地理位置、气候气象和太阳辐射数据当地的气象和太阳辐射特点，结合项目地太阳入射角的分析计算，并兼顾山地的地形条件在冬至日真太阳时9:00～15:00的阵列布置原则而确定的日照利用边界，经分析，本次由于入射角造成的不可利用的太阳辐射损耗取值为4.3%。
（2）灰尘、植被等遮挡损耗项目当地处荒草地、荒山、宜林地等环境，必然会地表植被和自然扬尘的灰尘以及阵列内部设备的彼此遮挡的问题，对此参照西北勘测设计研究院有限公司基于科研实验电站的集团科研项目《环境因素对光伏工程发电量影响研究研究成果报告》和本公司项目投资运维公司的运维测试的统计成果：灰尘的覆盖对光伏组件的发电量影响较大，灰尘密度越大，发电量下降多越多，随着时间的推移灰尘在静态下密度达到12.64g/m3时，对造成发电量阶段性下降高达20%；且风向和风速对灰尘的在电站的部均匀分布对发电也会产生直接影响。
系统效率分析运行期光伏电站的生产工艺流程为：通过太阳辐照，经直流发电单元（将太阳能转化成直流电能，再经逆变产生交流电），出口电压为AC0.5/0.52kV，再经35kV升压箱变，将电压升至35kV后，由35kV集电线路汇集至电站35kV汇集站，再经110kV汇集站，电压升至110kV后，然后输送至220kV 升压站，经220kV主变压器二次升压后，通过220kV架空线路送入系统电网。
其发电工艺流程如下：图运行期光伏电站的生产工艺流程图结合光伏电站的运行特点其系统损耗主要为以下几方面组成：（1（2（3（4（5（6（7（8（9下：（1定的日照利用边界，经分析，本次由于入射角造成的不可利用的太阳辐射损耗取值为4.3%。
（2）灰尘、植被等遮挡损耗项目当地处荒草地、荒山、宜林地等环境，必然会地表植被和自然扬尘的灰尘以及阵列内部设备的彼此遮挡的问题，对此参照西北勘测设计研究院有限公司基于科研实验电站的集团科研项目《环境因素对光伏工程发电量影响研究研究成果报告》和本公司项目投资运维公司的运维测试的统计成果：灰尘的覆盖对光伏组件的发电量影响较大，灰尘密度越大，发电量下降多越多，随着时间的推移灰尘在静态下密度达到12.64g/m3时，对造成发电量阶段性下降高达20%；且风向和风速对灰尘的在电站的部均匀分布对发电也会产生直接影响。
结合阳泉项目场址周边地貌，在电站总体布置中应用三维模拟分析进行量化阴影控制，再者考虑到土地综合利用与未来运维智能和定期组件清洗相结合，科学利用、多措共举下，本次对灰尘、植被等遮挡损耗取值为2.20%。
（3）温度影响损耗光伏组件工作温度可以由以下计算公式：Tc=(Ta+(219+832Kt)×(NOTC-20))/800NOCT=45°C，Kt晴朗指数0.7，Tc为光伏组件温度，：：——有功功率损失，变压器的运行能耗22K λ=⨯+⨯⨯⨯额定铁损时间额定铜耗时间， 计算公式为：220k Pt P T P T K λ=⨯+⨯⨯⨯。
CuInSe2薄膜太阳能电池研究进展冶金科学与工程学院王博093511021摘要：关键字：铜锢稼硒是薄膜PV产品的重要一员，制备所用材料CIS和C工GS，一般称为I一111一VIZ薄膜材料，是具有黄铜矿结构的化合物半导体。
经过多年的研究总结，其优点可以归纳如下「39一41〕:(l)通过掺入适量Ga替代部分工n，可以使半导体禁带能隙在1.0~1.6eV之间可调，非常适合制备最佳带隙的半导体化合物材料，这是CIGS材料相对于硅系PV材料的最特殊优势。
(2)CIGS材料的吸收系数高，达到105cm一，。
(3)利用CdS作为缓冲层(具有闪锌矿结构)，和具有黄铜矿结构CIGS吸收层可以形成良好的晶格匹配，失配率不到2%。
(4) 在光电转化过程中，作为直接能隙半导体材料，当有载流子注入时，会产生辐射复合过程，辐射过程产生的光子可以被再次吸收，即所谓的光子再循环效应。
(5) CIGS系半导体没有光致衰退效应，这是Si系太阳电池很难克服的效应。
(6) CIGS薄膜的制备过程具有一定的环境宽容性，使得C工GS太阳电池在选择衬底时，具有较大的选择空间。
在所有薄膜太阳能电池中，C工GS保持着最高的实验室记录，在2007年，美国可再生能源实验室，用三步共蒸发法制备的铜锢稼硒薄膜太阳能电池，转化效率达到了19.9%〔42]。
其制造成本低，能量偿还时间在一年之内，远远低于晶体太阳电池。
用溅射后硒化的方法制备的大面积薄膜电池组件的效率已经达到13.4%「38」。
所以CIGS的产业化研究受到各发达国家的普遍重视。
近年来，光伏工业呈现加速发展的趋势，发展的特点是:产量增加，转化效率提高，成本降低，应用领域不断扩大。
与十年前相比，太阳能电池价格大幅度降低。
可以预料，随着技术的进步和市场的拓展，光电池成本及售价将会大幅下降。
2010年以后，由于太阳能电池成本的下降，可望使光伏技术进入大规模发展时期。
随着技术的进步，薄膜太阳能电池的发展将日新月异，在未来光伏市场的市场份额将逐步提高。
龙焱能源：让建筑物也发电用自主研发的工艺和完全国产化的生产线，生产出世界一流的太阳能薄膜电池，在中国唯此一家;再将这薄膜电池制成新型光伏建筑材料，并用于世界级示范建筑上，在世界唯此一家。
记者在杭州经济开发区一座简陋的三层小楼里见到了这家企业，楼内没有任何装饰，甚至在企业最重要的门面——样品陈列室里，也看不到一副像样的产品陈列架。
不过，这家企业的领军人物非同一般。
吴选之，龙焱能源科技（杭州）有限公司（以下简称“龙焱能源”）董事长，深耕太阳能技术40年，曾担任过美国能源部国家可再生能源实验室资深科学家。
68岁那年，吴选之开始创业。
在碲化镉薄膜太阳能电池技术的产业化上，吴选之潜心10年，填补多项技术空白。
他搭建起“三位一体的企业研发体系”——在成本控制得当的前提下，让实验室成果快速转化为生产力。
国家级项目埋伏笔进入太阳能行业是机遇、也是情结，或许“机遇+情结”就等于“缘分”，而这个缘分让吴选之40年不离不弃，专注于太阳能这种清洁、永不枯竭、普照大地的可再生能源的研究。
世园会上，中国馆屋顶的黄色“光伏玻璃”就有龙焱能源的贡献。
据吴选之介绍，早在1973年，美国就制定了政府级阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划。
那时，吴选之在北京有色金属研究总院工作，这家研究院是中国有色金属行业规模最大的研究开发机构，曾服务“两弹一星”“神舟飞船”等国家重点工程，而且向有色金属行业提供了一大批新材料、新工艺、新技术和新装备。
吴选之在该院专攻半导体材料，能发电的太阳能薄膜本身就是一种半导体材料，吴选之因此和太阳能技术结缘。
1985年初，吴选之获得了赴美国太阳能研究所做访问学者的机会。
美国太阳能研究所（SERI）是美国国家可再生能源实验室（NationalRenewable Energy Laboratory，简称NREL）的前身。
1977年成立，1991年9月被时任美国总统乔治·布什确立为美国能源部的国家实验室——全美10个国家实验室之一。
国内外微电网典型示范工程1.美国美国自上世纪90年代以来发生了几次较大的停电事故，使其电力行业十分关注电能质量和供电可靠性。
因此美国对微电网的研究重点主要集中在满足多种电能质量的要求、提高供电的可靠性、降低成本和实现智能化等方面。
美国的分布式发电与微电网技术研究主要由电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)、制造商(以GE为代表)、高等院校等进行。
CERTS最早提出了颇具权威性的微电网概念：微电网是一种由负荷和微电源共同组成的系统。
它可同时提供电能和热量。
微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制。
微电网相对于主电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全方面的需求。
在美国政府机构、电力公司、大型企业的资助下，以CERTS为首的美国各科研机构建立了一系列的微电网实验平台和试点工程。
1)威斯康辛麦迪逊分校微电网示范工程图XXX 威斯康辛麦迪逊分校微电网示范工程结构如图XXX所示,威斯康星大学麦迪逊分校微电网示范工程搭建的微电网中有两台位置对等的直流稳压电源,稳压电源经逆变器输出,输出经电抗器和变压器连接到微电网公共母线上。
公共母线上连接大小相等的5个纯阻性负荷，并通过静态开关与480V配电网连接。
本示范工程主要用来研究本地下垂控制策略，微电网暂态电压，微电网频率调整和微电网联网和孤岛模式之间的无缝切换。
2)CERTS微电网示范工程图XXX CERTS微电网示范工程结构图如图XXX所示, CERTS微电网示范工程中分布式电源为60kW微型燃气轮机,微型燃气轮机经整流后既经逆变器给负荷供电，也可以给直接给蓄电池充电。
馈线B和馈线C经公共母线连接形成微电网，微电网经静态开关接入配电网。
配电网直接给馈线C负荷供电，经静态开关与微电网连接。
正常情况下，静态开关闭合，微型燃气轮机不发电，配电网给微电网内负荷供电，并给蓄电池充电。
当配电网发生异常时，静态开关打开，形成微电网孤岛，微型燃气轮机给孤岛内负荷供电，同时，当微电网总负荷超过微型燃气轮机发电总和时，蓄电池经逆变器放电给负荷供电，维持孤岛稳定运行。
