铜铟镓硒太阳能电池铜铟镓硒阳能电池太阳能电池.ppt

铜铟镓硒 薄膜 太阳能电池 仅在数年以前，薄膜光伏 技术在光伏产业中还只能用“微不足道”来形容，但在今天，其生产份额不断扩张。 薄膜太阳能电池目前主要分为非晶硅薄膜太阳能电池、碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池三类。 2005-2010年薄膜太阳能电池 薄膜电池与传统硅晶电池的比较 传统硅晶电池：由硅晶体组成,电池主要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带不便,抗震能力差,造价高,效率或多或少降低 薄膜电池：克服了上述缺点，重量轻,厚度薄.可弯曲,易携带,克服了上述缺点,但并没有传统硅晶电池转化效率高. 铜铟镓硒（CIGS）具有薄膜光伏的所有优点，性能稳定、抗辐射能力强，光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首，接近于目前市场主流产品晶体硅太阳电池转换效率，成本却是其1/3。被国际上称为下一代的廉价太阳电池 我们先来看另外一种物质，CuInSe2具有较大的化学组成区间,这意味着即使偏离定比组成1:1:2，该材料依然具有黄铜矿结构以及相似的物理和化学性质-再者CuInSe2甚至可以直接由其化学组成的调变得到,P型(Cu比例大)或N型’(In比例大)而不必借助外加杂质以上两者使得CuInSe2具有非常优良的抗干扰,耐辐射能力0因而没有-光辐射引致性能衰退效应,使用寿命长。 CIGS就是在CuInSe2基础上掺杂Ca元素使Ca元素部分取代同族的In原子,通过调节Ca/(In+Ga)可以改变CIGS的带隙，调节范围为1.04到1.72。其结构仍然是黄铜矿结构和具有CuInSe2所具有的性能上的优点 最早对ＣＩGＳ的基础性研究是在六十年代到八十年代, １９７４年，Ｗａｇｎｅｒ等人制备出了第一块ＣＩＳ高效电池， １９８１年。Ｒ．Ａ．Ｍｉｃｌｃｅｌｓｅｎ等科学家用多源共蒸发的方法制备出了效率 为９．４％的多晶ＣｕｌｎＳｅ２薄膜太阳电池，８０年代中期，ＡＲＣＯ太阳公司首次利用溅射金属预制层硒化法制备 出了适合商业开发的太阳电池。 1 光吸收能力强　　CIGS太阳能电池由Cu（铜）、In（铟）、Ga（镓）、Se（硒）四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶作为吸收层，可吸收光谱波长范围广，除了晶硅与非晶硅太阳能电池可吸收光的可见光谱范围，还可以涵盖波长在700~1200nm之间的红外光区域，即一天内可吸收光发电的时间最长，CIGS薄膜太阳能电池与同一瓦数级别的晶硅太阳能电池相比，每天可以超出20%比例的总发电量 2 发电稳定性高 由于晶硅电池本质上有光致衰减的特性，经过阳光的长时间暴晒，其发电效能会逐渐减退，而CIGS太阳能电池则没有光致衰减特性，发电稳定性高。晶硅太阳能电池经过较长一段时间发电后，或多或少存在热斑现象，导致发电量小，增加维护费用，而CIGS太阳能电池能采用内部连接结构、可避免此现象的发生，较晶硅太阳能电池比所需的维护费用低。 3 转换效率高 根据美国国家再生能源实验室(National Renewable Energy Labs;NREL)所公布，目前太阳能电池转换效率最高可达20.2%，而业界最高纪录可达17%，普遍标准为12%。 4 成产成本低 　CIGS太阳能电池主要成本为玻璃基板与Cu（铜）、In（铟）、Ga（镓）、Se（硒）四种元素构成的原材料，其中玻璃只需采用一般建材所使用的钠玻璃，不需要使用太阳能专用超白玻璃或者薄膜导电玻璃。四种金属元素不是贵重金属，而且每片电池板的CIGS吸收层所需膜层厚度不超过3μm（微米），原材料需求量不高，每片成本十分具有竞争力。 5 能源回收周期短 太阳能电池是很好的可再生能源技术，可以解决我们人类的能源需求问题又不不污染环境，但是生产太阳能电池本身也需要消耗一定的能源。评估一个可再生能源装置是否真正环保，除了转换效率，更重要的是使用该装置所产生的再生能源，需要多长时间才能相当于当初生产时所消耗的能源总量，即所谓能换回收周期。根据美国能源总署（U.S.Department of Energy）研究，以30年寿命的太阳能装置为例，晶硅太阳能电池的回收期间为2~4年，而薄膜太阳能电池为1~2年。换而言之，每一个太阳能发电系统，可享有26~29年真正无污染的期间，而采用CIGS太阳能无疑是最佳选择。 缺点 1.制程复杂，投资成本高 2.关键原料的供应不足 3.缓冲层CdS具有潜在的毒性。 电池结构 结构：由上到下依次为顶电极：具有透明导电性的铝掺杂氧化锌，缓冲层：本征氧化锌及硫化镉，吸收层：铜铟镓硒薄膜，背电极：金属钼，衬底：玻璃。 工作原理 图 工作原理 原理：阳光照在电池表面，穿过顶电极，缓冲层，被铜铟镓硒吸收产生截流子，在内建电场的作用下吸收层接近硫化镉区域，不同电荷的载流子分离，负电荷走向顶电极，正电荷