CIGS太阳能电池研究苏州.ppt

发展太阳能光伏产业的紧迫性及CIGS薄膜太阳能电池的优势 苏州晶能科技有限公司 华东师范大学纳光电集成与先进装备工程研究中心 褚家宝　15/05/2008 一、解决环境问题及能源结构的紧迫性二、太阳能光伏电池的定义、种类及特点三、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池的结构及其优势四、CIGS各层主要技术指标及测试结果五、现阶段可以发展的相关产品及技术 　 一、解决环境问题及能源结构的紧迫性 人类可以利用的主要能源形式及其特点、问题 一）核能：清洁，技术要求高，维护成本较高，出现事故即是责难性的，存在原材料短缺问题，是以后可利用能源的重要组成部分（储量70年）。 二）化石能源（石油、煤炭、天然气等）：现在的主要来源，污染问题、资源枯竭问题。 三）水能：洁净，有限，主要补充。 四）地热、风能、潮汐能：洁净，资源有限，地理条件限制，有条件的地方可以作为重要的补充形式。 五）生物质能：较洁净，资源有限，大量利用会导致食品安全问题，尤其是不适合人口大国的开发利用。 六）太阳能：洁净、资源永不枯竭、基本不受地理条件限制，地球能源的真正来源。问题：技术要求高，价格高。现在发展迅速，是将来能源的主要利用形式之一。研究主要命题：效率、价格。 太阳能是人类未来能源的必然选择 资源丰富：40分钟照射地球辐射的能量＝全球人类一年的能量需求 洁净能源：与石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应”，也不会造成环境污染 使用方便：同水能、风能等新能源相比，不受地域的限制，利用成本低。 　　　不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有： １、半导体材料的禁带不能太宽； ２、要有较高的光电转换效率： ３、材料本身对环境不造成污染； ４、材料便于工业化生产且材料性能稳定。 　　电池工业化生产的工艺要求： 　　　太阳电池从研究室走向工厂，实验研究走向规模化生产是其发展的道路，所以能够达到工业化生产的特征应该是： １、电池的制作工艺能够满足流水线作业； ２、能够大规模、现代化生产； ３、达到高效、低成本。 我国太阳能利用现状及和主要发达国家的差距 资源储量： 我国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200小时，其中西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区都是资源较富和中等区。太阳能资源理论存储总量达每年17000亿吨标准煤，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。 比重：2%→80% 太阳能与其他新能源相比在资源潜力和持久适用性方面更具优势，从长远前景来看，光伏发电是最具潜力的战略替代发电技术。现在占有量不足2%。相关专家预测，到本世纪后期，太阳能发电将在世界电能结构中占据80％的位置。 成本：10-20元/度→1-2元/度 现在硅价格约400美圆/千克，相当于8-9元/片（人民币） 薄膜太阳能电池是解决途径。 CIGS和Si电池相比：材料1/2，耗能1/3，如果采用国产设备，考 虑到人力成本，总成本将在20%。 太阳能电池种类及特点： １、硅太阳能电池：技术要求高，生产过程高能耗，存在环境污染。 ２、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉等多元化合物为材料的太阳能电池：技术要求高，效率高，价格高，硫化镉存在污染问题，砷化镓III-V化合物电池最近几年发展迅速，主要用在太空领域。 ３、铜铟硒薄膜太阳能电池 ：技术要求高，效率高，无衰减，材料存量可以满足10GW/年的产量，最近发展迅速，美国ＮＲＥＬ在２００６年研制成功亚微米铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其用铟量和ＩＴＯ玻璃相当，成本是单晶硅电池的１／３－１／５，将是未来太阳能电池的主要发展方向之一。 ４、功能高分子材料制备的大阳能电池：价格有优势，效率较低，存在衰减问题。近阶段大量利用的可能性不大。 ５、纳米晶太阳能电池等。主要在研究阶段。  三、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的结构及其优势 　　　铜铟硒（CIS）太阳能薄膜电池是在玻璃或其它廉价衬底上沉积若干层金属化合物半导体薄膜，薄膜总厚度大约为2－3微米，利用太阳光发电。CIS的禁带宽度为1.04eV，如果掺入适量的镓，形成铜铟镓硒CIGS电池，起禁带宽度在1.04-1.7eV可调，可以制备成性能优越的吸收层，现在实验室效率世界记录达19.99％，具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强等特性，光电转换效率目前是各种薄膜太阳能电池之首，正是由于其优异的性能被国际上称为下一时代的廉价太阳能电池，吸引了世界众多机构及专家进行研究开发。但因为铜铟硒电池是多元化合物半导体器件，具有复杂的多