CIGS太阳电池.ppt

1、太阳能电池基本原理，什么是太阳能电池？太阳能电池：也称为“太阳能筹码”或“光电池”，是利用太阳能直接发电的光电半导体薄片。只要光进来，就能瞬间输出电压，如果有电路，就能产生电流。物理上被称为太阳能光伏(缩写为Photovoltaic、photo光、voltaics volt、PV)，被称为光电池。半导体的能带结构，在半导体物理学中，我们知道电子的共价化运动会导致能级分裂，能级分裂形成了根据电子先填充低能的原理，下一个可以填充电子。我们称之为万代或价带。上面的乐队是空的。这称为指南。中间间隔，禁带价带中的电子被外部能量刺激后，会跳跃到诱导带，成为自由电子，价带内留下空位。牙齿空位可以由价带中相邻

2、按钮的电子占据，牙齿电子移动留下的新空位可以由另一个电子填补。这样可以认为空位是按顺序移动的。带正电荷的粒子方向与电子运动方向相反。这称为空穴。半导体中的费米能级，N型半导体：在硅晶体中混合P(磷原子)，磷原子与周围4个硅原子共价键形成时，再添加一个电子，轻松摆脱磷原子的束缚，形成自由电子，磷原子失去电子，成为不可移动的正电中心。因此，多子是电子，小子是空穴。p型半导体：在硅晶体中混合B(硼原子)，当硼原子与周围4个硅原子共价键形成时，由于电子不足，需要从硅原子中夺取一个价电子，因此硅晶体中的共价键中有一个洞，硼原子接受电子，就成为负电的中心。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧，硅)P型半导体

3、的多子是空穴，器件是电子。本征晶半导体的费米能级Efi大致位于金台正中线Ei。n型半导体的费米能级Efn位于金带中心。掺杂浓度越高，费米能级(费米)离禁带中心越远，越接近导带底部。p型半导体的费米能级Efp位于禁带中心位置下。掺杂浓度越高，费米能级(fermi)离禁带中心越远，离价带顶部越近。太阳能电池基本原理，太阳能电池是传记性质牙齿其他N型半导体和P型半导体连接合成，一个在P区，一个在N区，两个徐璐接触介面附近形成一个结，在p-n结，结区内形成内部电场，成为电荷运动的势基地。太阳能电池基本原理，太阳进入太阳电池表面后吸收的能量大于禁带宽度，在p-n连接中生成电子-孔对，在p-n连接中内置的

4、电场作用下，空穴移动到P区域，电子移动到N区域，从而在P区域积累空穴，在N区域形成电子。电路关闭会形成电流。铜、铟、镓、薄膜太阳能电池、太阳电池开发的总体趋势、能源危机和环境污染日益严重，可再生清洁能源开发已成为国际主要战略课题之一！在太阳能无穷无尽、无穷无尽、最清洁、最大的可再生能源太阳能未来能源结构中，占主导地位的太阳能各种使用方式中，太阳电池发电发展发展最快、最具活力、最受关注、太阳能电池发展现状、太阳电池现状：已开发的第三代结晶硅太阳电池包括单晶硅和多晶硅电池优点33缺点：需要消耗高纯度结晶硅。高成本高能耗，制造重污染原料；第二代薄膜太阳电池具有a:Si、CdTe、CIGS和DSSC电

5、池优势3360消耗品少，易于灵活制作。:研究晚了，很多基础问题不明确，技术还不成熟。第三代薄膜太阳电池(例如叠层、热电池、量子点等电池特征：)有前景，但大部分停留在概念阶段，产品不足，实用性不明确。太阳能分类(按材料)，CIGS太阳电池的优点，CIGS薄膜太阳电池：材料少，效率高，稳定性好，灵活，易于感冒生产，发展前景好，成为研发热点。第二代薄膜太阳电池的转换效率最高(20.3%)的材料消耗低，通常与1.5-2.5微米相比功耗高，柔性基座能制造最大1100W/kg以上的柔性电池部件，体积对体积连续生产，CIGS太阳电池的优点，非真空沉积法或电干法技术开发对放射性的抵抗力强，应用国外计算了效率1

6、0的电池，如果全面使用CIGS光电池提供能源，只能使用几年。一旦这样的电池被大量生产，我担心铟和硒会上升到钻石价钱之上，纳米所声称的低成本将不复存在。显然，原料的稀有事实上已经事先判断过，CIS和CIGS将成为今后太阳能电池的补充，并渡边杏大规模应用。(威廉莎士比亚、温斯顿、原语、母语、母语、母语)此外，CIGS电池的缓冲层CdS具有潜在的毒性，制造过程复杂，投资成本高。CIGS太阳电池开发过程，1953年合成CuInSe2 (CIS)单晶，1967年研究相图1974年贝尔实验室第一颗单晶CIS/CdS电池准备，效率为5%；1975年12% 1976年，主大学第一颗薄膜CIS/CdS电池，效率

7、6.6% 1981年，波音双层CIS/CdS薄膜电池，效率9.5%；1982年，CdxZn1-xS实现了10%的效率，而不是CdS。从此，人们重视CIS，开始了大量的研究。CIGS太阳电池发电过程，1985年将CdS厚度从3米减少到50纳米，并将低电阻ZnO引入窗层，提高了短波响应。自1989年波音制造效率为12.9%的CIGS电池以来，美国NREL实验室(NRL)根据三阶段蒸发法，效率达17.7%-18.8%-19.2-19.9%，并将世界纪录2010年德国ZSWCIGS太阳电池结构、基板(底部):常用材料是玻璃(Glass)或弹性金属箔(例如不锈钢箔、铜箔、铝合金箔)或一些聚合物(例如聚酰

8、胺)。等电极(Mo)导电层：基底上0.51.0m的Mo等电极反弹，有助于孔传导。CIS的晶格和不平衡较小，与CIS热膨胀系数接近，欧姆接触良好。CIGS光吸收层：吸收区、弱P型、空间电荷区是主要工作区。CIGS是调节能量间隙大小的四次化合物。N-type半导体CdS层：减少带隙的不连续性，减少缓冲光栅不匹配问题，有助于电子有效传导。I-ZnO异构N层：防止CIGS太阳能电池发展过程中的分流问题导致组件性能下降。高阻力，CdS构成n区。可以提高断路电压。AZnO窗层：将AZnO溅到透明导电层窗中。通过低电阻、挣扎、欧姆接触，可以减少曲面重新结合的特性。MgF2反射防护层：提高入射角。顶部电极：金

9、属铝导线约0.05米，即铜钚薄膜太阳能电池。，CIGS太阳电池工作原理，原理：太阳光位于电池表面，通过顶电极、缓冲层，被铜铟镓硒吸收，在载流子、内置电场的作用下，吸收层接近硫化镉区域，另一电荷的载流子分离，负电荷移至顶电极，正电荷移至后电极，因此太阳能源可以不断地供我们使用。Cu、Au、Al、Ni、Al、Mo和Pt只有Ni和Mo不会与CIGS相互扩散。Mo使用比Ni在高温下准备更稳定的Mo的方法。目前，Mo主要采用双Mo工艺(溅射气压高，电阻高，电池连接电阻增加)来准备直流磁控溅射。溅射气压低，Mo层和薄膜的附着力低，硒化时薄膜容易脱落，吸收层CIGS、CIGS薄膜作用于太阳电池的最核心层，太

10、阳电池PN结的P型材料部分吸收太阳光，产生光电流CIS和CIGS的晶体结构CIS中有两种茄子结构。常温下黄铜光结构和超过870牙齿的闪锌矿结构CIGS是CuInSe2和CuGaSe2的无限溶液混合半导体，均为I-III-VI2族化合物，在室温下为黄铜光结构，掺在晶体结构上的Ga取代了In的位置。CIS可以与CuGaSe2以任意比例混合，形成CuIn1-xGaxSe2。CuIn1-xGaxSe2允许大成分的变化，但光电特性的变化不明显。CuIn1-xGaxSe2电池可以按Cu/In Ga=0.7-1的比例制造。CIS吸收系数高(105/cm)，1微米材料吸收99%太阳光，CIGS薄膜光学特性，C

11、IGS薄膜光学特性与直接带隙半导体，光吸收系数105cm-1 CIS带宽1.02 eV，1.45 eV距离Ga/(isGa混合量太大可能会恶化电池的电气性能，混合S可能会增加频带间距，CIGS薄膜电气性能，器件寿命：几个ns器件扩散长度：到3m电子迁移率：最高1000cm2 V-1s-1(单晶)电导率：rich C u 1000-1n型材料在高Se蒸汽压下通过p型导电退火。相反，P型材料在低Se蒸气压下退化后，变成N型。CuInSe2表示，由于化学组成部分大小，即使离开了整备构成1:13:2，牙齿材料仍具有与黄铜光结构类似的物理和化学性质结构。我们知道，一旦偏离了整备构成，点缺陷就发生在材料上

12、，1，3，6族化合物的本分缺陷达到了空位，间距，误差种类等12种。这些点缺陷在禁区内产生了新的能级。CuInSe2影响材料的导电性质Cuinse2(就像加入杂质一样)，通过化学组成的调制，可以获得P型Cu比率大或N型In比率大不相同的导电形式。不需要添加杂质。CuInSe2的这种特性增加了辐射阻挡能力，使其寿命可以长达30年。CIGS薄膜材料的制备方法主要有真空法和非真空法两种。其中真空法以制备的电池效率成为工业化的主流，主要包括磁控溅射和热蒸发途径。非真空法具有成本优势，是未来发展趋势，主要包括电沉积法和图解法两种。，通过磁控溅射方法，工艺：沉积组装后的硒化退火处理优势：能够精确控制薄膜的元

13、素化学测量比、膜厚和成分均匀分布，成为当前工业化的第一个工艺缺点。Ga含量和分布不容易控制。很难形成双梯度结构单元。日本的昭和外壳、本田(金属装配层)美国Daystar等(CIGS字典制作层)、磁控溅射、配方名称3360溅射后碳粉法衬里的选择和清洁衬里的选择：平；低杂质浓度热导率比CIG稍大。通常使用soda lime玻璃。清洗：1、丙酮超声波去离子水清洗。2、乙醇超声去离子水清洗后。3、去离子水超声，高压氮气干燥。直流磁控溅射法Mo电极：1，少量氩辉光放电，发生Ar牙齿。2，在Ar电磁场加速作用下，高速向金属靶材料轰击靶表面，轰击溅射Cu，In，Ga离子。3、溅射粒子沉积在基板(玻璃Mo)表

14、面。磁控溅射方法，CuIn0.7Ga0.3薄膜3目标磁控溅射系统同步飞溅准备：目标：Cu9In11和Cu10Ga10工作压力：0.8Pa高温硒真空或在氩环境下Se高温蒸发。Se蒸汽和预制膜反应产生CIGS。CuIn0.7Ga0.3薄膜，多元共蒸发法，工艺：使用Cu，In，Ga，Se 4茄子蒸发源通过热蒸发形成薄膜的优点：成膜质量好，保持最高效率(20.3%)，研究最大缺点美国NREL分类：根据Cu的蒸发过程，步骤1步骤2:共同蒸发Cu和Se沉积在In-Ga-Se层，内衬温度大于540，形成丰富Cu的CIGS层。第三阶段：以少量In，Ga，Se沉积，少量宾相CIGS薄膜，内衬温度250400，缓冲层CdS，缓冲层作用起缓冲保护作用，阻止溅射窗层时，溅射离子对吸收层的损害是电池PN结的N型材料，降低了窗层和吸收层的异质介面不平衡。1.X EV (CIGS)-2.5 EV (CdS)-3.3 EV (ZNO)缓冲层的要求高电阻N型材料，使PNEV短路与吸收层的良好晶格不匹配。CdS材料的基本特性晶体结构：闪锌矿(立方)和纤维锌(6字)结构，室温下6字保持稳定，但立方保持亚稳定，在一定条件下可以改变徐璐光学性质。两种结构CdS金带宽度不同、相对稳定的六字相CdS 2.4 ev电气特性：N过厚可能会降低电池效率。CdS制备方法：化学水浴法(CBD)可以制作薄、致密、没有