CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景.pdf

ｏｃＩＧｓ薄膜太阳能电池具有优良的特性，而且其性能和品质还在不断的提高。一些技术发达的国家对ｃＩＧｓ

薄膜太阳能电池都投入巨资进行研究和开发。国内一些有资金实力的企业和一些有眼光的企业家对具有巨

大商业和应用前景的ｃＩＧｓ高新技术产生了极大的兴趣，另外，从技术上、资源上和成本上来讲，我国发展ｃＩＧｓ

太阳能薄膜电池都是可行的。所以，应该考虑加大科研投入。ｌ

Ｓ薄膜太阳能电池研究现状及发展

Ｃ＿Ｇ

－‘●．．目

刖景

裂庄大明张弓清华大学机械工程系功能薄膜实验室

能源和环境是人类社会必佳选择。在太阳能光电池电转换材料中占有重要位置的是硅材料和化合

须面对的两大基本问题。据国际物半导体，高成本是目前硅晶体和化合物半导体太阳能电池发展和应用

能源组织报告：２００３年中国的的主要障碍。解决太阳能电池成本的问题，一方面要降低材料以及制作

石油消费日均５４９万桶，超过日成本，另一方面必须努力提高光电转换效率。目前基于单晶硅的第一代

本的５４０万桶，成为世界上仅次太阳能电池的成本为３．５美元／Ｗｐ，相应的电价为每度Ｏ．３５美元／ｋＷｈ；能获

于美国的第二大石油消费国。能得大规模应用的太阳能电池的成本应该是０．２美元／Ｗｐ，相应的电价为每

源供应成为中国能否持续稳定千瓦时几美分，此时要求光电转换效率应达到４５％～５０％。但在实现这一

发展的关键因素。化石燃料消目标过程中，必须探索一些特殊的材料及特殊的材料制备工艺。

耗，对环境造成根本性的影响和

破坏。我国科学家根据不同气候最有希望获得大规模应用的太阳能电池

模式就能源消耗对气候的影响目前一种既具有高的光电转换效率，又具有比较低的制作成本，而

作出预测：气候变化将使中国未且非常有希望在未来１０年能获得大规模应用的化合物薄膜电池已经出

来农业面临突出问题，估计到现。这种电池就是以铜铟镓硒（ＣｌＧＳ）为吸收层的高效薄膜太阳能电池，

２０３０年，种植业产量因全球变简称为铜铟镓硒电池或ＣＩＧＳ电池。其典型的结构为：ＧＩａｓｓ／Ｍｏ／ＣＩＧＳ

暖会减少５％～１０％左右。ｚｎｏ／Ｚ，Ａｏ／ＭｇＦ２。

利用太阳能电池是同时解决ＣｌＧＳ组成可表示成Ｃｕ（Ｉｎ～Ｇａ、，）Ｓｅ。的形式，具有黄铜矿相结构。是

上述能源与环境两个问题的最ＣｕＩｎＳｅ。和ＣｕＧａＳｅ。的混晶半导体。这种电池的优势体现在以下几个方面：

万方数据

ｎＳｅ。中Ｊｎ用Ｇａ替电池吸收层的厚度可以降低到２～３，这样可以大大降低原材料的消耗。

（１）Ｃｕｌ

代，可以使半导体的禁带宽度这就是为什么ＣＧＳ尽管为多晶薄膜但仍能取得很高转换效率的原

在１．０Ｖ间变化，非常因。同时由于这类电池中所涉及的薄膜材料的制备方法主要为溅射方法

４～１．６５ｅ

适合于调整和优化禁带宽。如和化学浴方法，这些方法均可以获得均匀大面积的薄膜，又为电池的低

在膜厚方向调整Ｇａ的含量，形成本奠定了基础。

成梯度带隙半导体，会产生背表由美国可再生能源实验室制备的小面积ＣＧＳ薄膜太阳能电池的最

面场效应，可获得更多的电流输高光电转化效率为１９．２％。日本的青山学院大学…、松下电器『９１也制成了转

出；使ｐｎ结附近的带隙提高，形换效率超过１８％的ＣＧＳ电池。德国在ＣＧＳ的研究方面也几乎处于同一

成Ｖ字形带隙分布等。能进行这水平。而且在德国和日本已经进行了一定规模的民用的产业化生产。电

种带隙裁剪是ＣＧＳ系电池相对池模块的转换效率达１３％～１４％。这比除了单晶硅以外的其他太阳能电

于Ｓｉ系和Ｃｅ系电池的最大