cigs薄膜太阳能电池结构

建材世界　２０１７年第３８卷第１期　

ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—６０６６．２０１７．０１．０１９　

ＣＩＧＳ太阳能薄膜电池组件的应用现状与市场优势　

摘　要：　

市场优势。　关键词：　杨海云　

（中国建材国际工程集团有限公司，上海２０００６３）　

该文介绍了ＣＩＧＳ太阳能薄膜电池组件的结构与特点，阐述了ＣＩＧＳ太阳能薄膜电池组件的应用现状与　

ＣＩＧＳ太阳能薄膜组件；　光伏市场；　绿色能源　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍａｒｋｅｔ　Ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ＣＩＧＳ　

Ｓｏｌａｒ　ＦＪｉｍ　Ｍｏｄｕｌｅ　

ＹＡＮＧ　Ｈａｉ—ｙｕｎ　（Ｃｈｉｎａ　Ｔｒｉｕｍｐｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００６３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＣＩＧＳ　ｓｏｌａｒ　ｆｉｌｍ　ｍｏｄｕｌｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｐｐｌｉｃａ　ｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｍａｒｋｅｔ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｒｋｅｔ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＩＧＳ　ｓｏｌａｒ　ｆｉｌｍ　ｍｏｄｕｌｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ＣＩＧＳ　ｓｏｌａｒ　ｆｉｌｍ　ｍｏｄｕｌｅ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｍａｒｋｅｔ；　ｇｒｅｅｎ　ｅｎｅｒｇｙ　

ＣＩＧＳ太阳能薄膜电池组件外形美观、性能稳定、环保节能、温度系数低、弱光效应好，总体发电性能优　

越；广泛应用于大型地面光伏电站以及国内外屋顶光伏电站中，尤其适用于光伏建筑一体化中，为绿色发展、　

转型发展、可持续发展注入新动力、增添新活力。　

１　ＣＩＧＳ太阳能薄膜电池组件基本结构　

该类产品是一种典型的双玻光伏组　

件，其结构组成如图１所示。其中，盖板玻　

2010年（第39卷）第3期甘肃科技纵横

CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的研究及其发展

赵静，王智平，王克振，冯晶晖

（兰州理工大学可再生能源研究院，甘肃兰州730050）

摘要：本论述简要介绍了CIGS薄膜太阳能电池缓冲层的发展，重点阐述了CdS和ZnS缓冲层的研究现状，指出缓冲层的制备工艺上以化学水浴法居多，从成膜机理到工艺参数的优化都做了充分的研究，对真空蒸发法的制备工艺研究则相对较少，而且大部分都集中在蒸发温度、衬底温度和沉积温度对薄膜性能的影响上。最后指出了发展过程中遇到的两个问题：一Cd对环境的污染，二化学水浴法不利于工业化大生产。关键词：CIGS；薄膜电池；缓冲层；CdS薄膜；ZnS薄膜

CIGS薄膜太阳能电池的典型结构为Al/MgF2/

ZnO/CdS/CIGS/Mo/衬底，并以衬底为支撑。该电池成本

低，性能稳定、抗辐射能力强、光电转换效率高、光谱响

应范围宽、弱光性好，有可能成为未来光伏电池的主流

产品之一。不加缓冲层CdS，其转换效率只有7％。如果

在ZnO和CIGS之间加上缓冲层CdS，则太阳能电池的

转换效率达到11％至13％，缓冲层改善了CIGS太阳能

电池的性能[1]。由于缓冲层中含有有毒元素Cd，限制了

薄膜太阳能电池的大规模使用；同时其制备工艺通常

采用化学水浴法，但制备电池器件需要进出真空室，不

利于一次成型，限制了电池的大规模生产。正是由于缓

冲层对CIGS薄膜太阳能电池有着重要影响，使得很多

学者对它做了深入的研究。

1缓冲层的形成及发展

1974年Bell实验室的Wagner等人[2]采用提拉法

制备出了第一块CIS太阳能电池。到了1975年，经过

结构改进，电池的光电转换效率为12．5％，这是CIGS

太阳能电池的雏形。1982年Boeing公司采用ZnxCd1－

xS代替CdS，电池效率为10％[3]。直到1985年，R．R．

Potter等人[4]才研究出了目前这种CIS电池的基本结

构，即其中铜铟硒（CIS）为吸收层，CdS为缓冲层，ZnO

内蒙古大学期末论文（设计）

学校代码 10126 学号 00809049

分 类 号 TM914 密级

本科期末论文（设计）

CIGS薄膜太阳能电池及其制备方法

学院、系：物理科学与技术学院

专业名称： 电子科学与技术

年 级： 08级

学生姓名： 田常浩

指导教师： 王延来

2011 年 09 月 01 日 内蒙古大学期末论文（设计）

目录

1、CIGS电池的结构 …………………………………………………… 1

2、CIGS电池制作方法比较 ……………………………………………… 2

2.1几种真空方法 …………………………………………………… 3

2.2共蒸发方法 …………………………………………………… 4

2.3溅射后硒化方法……………………………………………………5

3、磁控溅射物理知识………………………………………………………6

4、主要制备设备简介 …………………………………………………… 8

4.1三靶磁控溅射系统 ……………………………………………… 8

4.2硒化装置 ……………………………………………………… 8

4.3化学水浴装置 …………………………………………………… 9

参考文献 …………………………………………………………… 11

内蒙古大学期末论文（设计）

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％。这说明即使不使用CdS也能制备出高转化效率的CIGS太阳电池。