CIS以及CIGS太阳能电池板.pptx

CIS以及CIGS太阳能电池板;CIS以及CIGS太阳电池;一、铜铟镓硒太阳电池概况;CIS电池特点 　　CIS 太阳电池有转换效率高、制造成本低、电池性能稳定三大突出的特点。 　　转换效率高 　　CIS薄膜的禁带宽度为1.04eV，通过掺入适量的Ga以替代部分In，成为Cu In1-xGaxSe2 (简称CIGS) 混溶晶体，薄膜的禁带宽度可在1.04～1.7 eV 范围内调整，这就为太阳电池最佳带隙的优化提供了新的途径。所以, C IS (CIGS)是高效薄膜太阳电池的最有前途的光伏材料。美国NREL 使用三步沉积法制作的C IGS 太阳能电池的最高转换效率为20.5%，是薄膜太阳电池的世界纪录。 　　制造成本低 　　吸收层薄膜CuInSe2是一种直接带隙材料，光吸收率高达105量级，最适于太阳电池薄膜化，电池厚度可以做到2～3微米，降低了昂贵的材料消耗。C IS 电池年产1.5MW，其成本是晶体硅太阳电池的1/ 2～1/3，能量偿还时间在一年之内，远远低于晶体硅太阳电池。 　　电池性能稳定 　　美国波音航空公司曾经制备91cm2的CIS 组件，转换效率为6.5%。100MW/cm2光照7900 h 后发现电池效率没有任何衰减，西门子公司制备的CIS电池组件在美国国家可再生能源实验室(NREL ) 室外测试设备上，经受7年的考验仍然显示着原有的性能。 ;二、铜铟镓硒材料特性;CIS可与CuGaSe2任意比例混合形成CuIn1-xGaxSe2 CuIn1-xGaxSe2容许较宽成分变化，但光电特性改变不明显。 CuIn1-xGaxSe2电池可在Cu/(In+Ga)=0.7-1比例制造。 CIS吸光系数较高（105/cm），1微米材料可吸收99%太阳光 CIS直接能隙半导体，1.02eV，-2X10-4eV/K CuIn1-xGaxSe2能隙计算：Eg=1.02+0.626x-0.167（1-x） 电性： 富铜CIS具有P型特征 富铟CIS可P或N型特征 高压硒环境下热处理，P型特征变为N性特征；低压硒热处理，N型变P型;In性质;Se性质;Ga性质;CIGS的晶体结构;CIGS的电学性质及主要缺陷;CIGS的光学性质及带隙;三、CIGS薄膜太阳能电池的结构;结构原理;CIS，CIGS制造技术众多，但结构相似：Cu(InGa)Se2/CdS，钼（Mo）基板 ;最早是用n型半导体CdS作窗口层，其禁带宽度为2.42ev，一般通过掺入少量的ZnS，成为CdZnS材料，主要目的是增加带隙。 近年来的研究发现，窗口层改用ZnO效果更好，ZnO带宽可达到3.3eV，CdS的厚度降到只有约50nm，只作为过渡层。 吸收层CIGS(化学式CuInGase)是薄膜电池的核心材料，属于正方晶系黄铜矿结构。作为直接带隙半导体，其光吸收系数高达105量级(几种薄膜太阳能材料中较高的)。禁带宽度在室温时是1.04eV，电子迁移率和空穴迁移率很高。 ;;CIGS太阳电池结构;CIGS太阳电池结构—玻璃基板;CIGS太阳电池结构—钼背面电极;CIGS太阳电池结构—吸收层;CIGS太阳电池结构—缓冲层;CIGS太阳电池结构—缓冲层;CIGS太阳电池结构—TCO;CIGS太阳电池结构—TCO;CIGS太阳电池结构—正面金属电极;CIGS薄膜太阳能电池制备工艺： CIGS薄膜电池可以采用不同的工艺制成，其制备过程举例如下： 以普通钠钙玻璃为衬底，磁控溅射法沉积Mo层作为电池底电极，然后制备CIGS化合物半导体薄膜，在CIGS薄膜上再顺次制备CdS缓冲层和窗口材料ZnO膜，最后制备电极后封装，整个电池的结构为：玻璃/Mo/CIGS/n-CdS/n-ZnO（高阻本征层）/n+-ZnO（低阻导电层）：Al/Al（电极）的薄膜电池，如下图所示。（高阻本征层）/n+-ZnO（低阻导电层）：Ni/Al（电极）的薄膜电池，如下图所示。 在CIGS电池的制备工艺中，最关键的是CIGS薄膜的制备。;CIGS薄膜太阳能电池制备流程;CIGS薄膜技术要求：大面积、高沉积速率，低成本，薄膜均匀 CIGS薄膜技术很多，这些沉积制备方法包括： 同步蒸镀法（Co-evaporation） 硒化法（Selenization） 电化学沉积法 喷涂热解 现在研究最广泛、制备出电池效率比较高的是蒸镀法和硒化法，被产业界广泛采用。;CIGS薄膜技术—同步蒸镀法;蒸镀法简介;Cu、In、Ga与基板结合系数高，故利用各原子流量可控制薄膜中各成分比及沉积速率，In与Ga相对比例决定了能隙宽度大小 Se高蒸汽压、低附着系数，故薄膜成分中比例少于原子流量中个数。 同