CIGS太阳电池课件.ppt

电窗口层ZnO及ZnO:A（ ZAO） 窗口层作用与要求 ●两方面功能： 一是与P型CIGS构成异质结，二是与顶极一起输出电流 ●异质结N型层： 应有较小少子寿命和合适费米能级位置 ●表面导电层： 有较高电导率和光透过率 ●高、低阻两层： 高阻本征氧化锌(i-ZnO)和低阻掺铝氧化锌(ZAO) ZnO（ ZAO）的基本性质 晶体结构： 与CdS一样，属于纤锌矿（六方）结构，故有晶格良好匹配 ●光学性质： 直接带隙材料，禁带宽度为为3.4eV ●电学性质： N型材料， 电阻率非常高(100-400Ω.cm)，所以一般仅需50nm 左右，过厚将会导致电池效率的降低 ●掺铝ZnO： ZAO电阻率约10-4Ω·cm ZnO（ ZAO）制备方法： 磁控溅射沉积速率高，重复性及均匀性好，成为目前 窗口层的主流制备方法 CIGS太阳电池组件制作 组件制作 组件制作时，在薄膜材料沉积过程中要进行三道划线工艺，以完 成各子电池的界定、分割和互联 P1激光划线： 对Mo进行 划线，将之分割成5-7mm的条 P2机械划线： 将CIGS、 CdS、 i-ZnO全部划开而保留Mo 层，此时多个子电池已形成 P3机械划线： 沉积ZAO 后 ，子电池又连接在一起，进行P3划线将各子电池分开， 形成多 个子电池串联的组件 CIGS太阳电池模组化制作过程 什么是太阳能电池？ 太阳能电池： 又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV），简称光伏。 半导体的能带结构 在半导体物理学中我们知道由于电子的共有 化运动产生能级分裂，能级分裂进而形成能带 根据电子先填充低能这个原理，下面一个 能带能填满电子，我们称之为满带或价带；上 面一个能带是空的，称为导带；中间隔以禁带 价带中的电子一旦受到外部能量的激发， 就会跃迁至导带成为自由电子，且在价带留下 一个空位。这个空位可由价带中邻键上的电子来占据，而这个电子移动所留下的新的空位又可以由其它电子来填补。这样，我们可以看成是空位在依次地移动，等效于带正电荷的粒子朝着与电子运动方向相反的方向移动，称它为空穴。 半导体的费米能级 N型半导体：在硅晶体中掺入P（磷原子），当磷原子与周围四个硅原子形成共价键时，还多了一个电子，这个电子容易挣脱磷原子的束缚形成自由电子，而磷原子失去电子后成为不能移动的正电中心。故多子为电子，少子为空穴。 P型半导体：在硅晶体中掺入B（硼原子），当硼原子与周围四个硅原子形成共价键时，还缺少一个电子，必须从硅原子中夺取一个价电子，于是就在硅晶体的共价键中产生一个空穴，而硼原子接受一个电子后，成为了负电中心。P型半导体中多子为空穴，少子为电子。 本征半导体的费米能级Efi大致位于禁带中线Ei处。N型半导体的费米能级Efn位于禁带中央以上；掺杂浓度愈高，费米能级离禁带中央愈远，愈靠近导带底。P型半导体的费米能级Efp位于禁带中央位置以下；掺杂浓度愈高，费米能级离禁带中央愈远，愈靠近价带顶。 太阳能电池基本原理 太阳能电池是由电性质不同的n型半导体和p型半导体连接合成，一边是p区,一边是 n 区，在两个相互接触的界面附近形成一个结叫p - n结，结区内形成内建电场，成为电荷运动的势垒。 太阳能电池基本原理 当太阳光入射到太阳电池表面上后,所吸收得能量大于禁带宽度，在p-n结中产生电子-空穴对，在p-n结内建电场作用下，空穴向p区移动，电子向n区移动，从而在p区形成空穴积累，在n区形成电子积累。若电路闭合，形成电流。 太阳电池发展总体趋势 随着能源危机与环境污染的日趋严重，开发可再生清洁能源成为国际范围内的重大战略课题之一！ 太阳能是取之不尽、用之不竭，最清洁、最大的可再生能源 太阳能将在未来的能源结构中占据主导地位 太 阳 能 各 种 利 用 方 式中， 太阳电池发电发展最快、最具活力和最受瞩目 太阳能电池发展现状 太阳电池现状： 已发展出三代 ? 第一代晶硅太阳电池 — —包括单晶硅与多晶硅电池 优点: 技术成熟，转化效率较高，目前在工业生产和市场上占主导地位。 缺点: 需要消耗高纯的晶硅；成本高；原料制取的能耗高、污染重； ?第二代薄膜太阳电池 — —包括 a:Si、CdTe、CIGS 和 DSSC电池 优点: 耗材较少、易于柔性化制作