文档介绍：1 2011-2012 年第二学期《太阳能电池——工作原理、技术和系统应用》科目考查卷专业: 物理学(师范) 班级: 物理 09—1 任课教师:徐祥福姓名: 骆永宽学号: 09124110124 成绩: CIGS 电池技术分析摘要本文主要阐述铜铟镓硒(CIGS )薄膜电池的研究进展,概述了 CIGS 薄膜太阳能电池的薄膜构成及特性。在阅读了多篇文献后,综合文献的结果,介绍了 CIGS 薄膜吸收层的制备技术,如多元共蒸发法、溅射后硒化法及缓冲层的制备技术;最后对 CIGS 电池的发展总结和展望。关键词: CIGS ,薄膜太阳能电池,吸收层,缓冲层,制备技术,研究进展 1、 CIGS 薄膜太阳电池的结构及性能特点 CIGS 是一种半导体材料,是在通常所称的铜铟硒(CIS) 材料中添加一定量的ⅢA族 Ga 元素替代相应的 In 元素而形成的四元化合物。鉴于添加 Ga 元素后能适度调宽材料的带隙,使电池的开路电压得到提高,因此,近年来 CIGS 反而比 CIS 更受关注。为此, 本文中描述的 CIGS 和CIS 将具有同等意义。单晶硅、多晶硅以及非晶硅属于元素半导体材料,尤其单晶硅,在电子、信息科学领域占据着不可撼动的地位,作为硅太阳电池,只是它诸多的重要应用之一。与硅系太阳电池在材料性质上有所不同的是, CIG S 属于化合物半导体范畴。固体物理学的单晶硅金刚石型晶体结构和 CIGS 黄铜矿型晶体结构如图 1所示。 1 2 太阳电池的基本原理是光生伏特效应:光照下,pn结处的内建电场使产生的非平衡载流子向空间电荷区两端漂移,产生光生电势,与外路连接便产生电流单结 CIGS 薄膜太阳电池的基本结构由衬底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、电极层组成。 2 典型的 CIGS 薄膜太阳电池的结构为:Glass /Mo /CIGS /ZnS / i-ZnO/ZAO/MgF 2,如图 2所示。 CIGS 是一种直接带隙材料,对可见光的吸收系数高达 10 5(cm -1),优于其他电池材料。对比图 3中的各种薄膜电池材料吸收系数的曲线,可知 CIGS 材料的吸收系数最高。 CIGS 薄膜电池的吸收层仅需 1~2mm 厚,就可将阳光全部吸收利用。因此, CIGS 最适合做薄膜太阳电池, 其电池厚度薄且材料用量少, 大大降低了对原材料的消耗,减轻了 In等稀有元素的资源压力。除了材料上的有点之外,CIGS 薄膜太阳能电池还具有抗辐射能力强、发电稳定性好、弱光发电性好、并且转换效率是薄膜太阳能电池之首, 目前室内转换效率可达 20% 。CIGS 材料的光吸收系数最高,吸收层可做得很薄。实际上CIGS 薄膜电池各层叠加起的总厚度<4mm ,具有充分的柔软性。沉积在金属箔或高分子塑料薄膜上,就成为可折叠、弯曲的柔性电池。 CuInGaSe 2是在CuInSe Ga/(In+Ga) 的原子分数比可使点阵常数 c/a (CIS) (CGS) 之间变化, 还可以改变 CIGS 的禁带宽度,使其值在 (CIS) (CGS) 之间变化。这也是 3 CIGS 电池一个非常大的优势所在能够实现太阳光谱和禁带宽度的优化匹配 Ga对 CuInSe 2薄膜禁带宽度 E g(eV) 的