CIGS薄膜太阳能电池

1、1会计学CIGS薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池发展的历程按制备材料的不同硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池有机聚合物太阳能电池纳米晶太阳能电池主要:GaAs CdS CIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池有机聚合物太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电

2、池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池主要:GaAs CdS CIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池主要:GaAs CdS CIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池主要:GaAs CdS CIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池CuInSe2黄铜矿晶格结构CuInSe2复式晶格复式晶格:a=0.577,c=1.154直接带隙半导体，其光吸收系数高直接带隙半导体，其光吸收

3、系数高达达105量级量级禁带宽度在室温时是禁带宽度在室温时是1.04eV，电子，电子迁移率和空穴迁移率分迁移率和空穴迁移率分3.2X102(cm2/Vs)和和1X10(cm2/Vs)通过掺入适量的通过掺入适量的Ga以替代部分以替代部分In，形成形成CulnSe2和和CuGaSe2的固熔晶的固熔晶体体Ga的掺入会改变晶体的晶格常数，的掺入会改变晶体的晶格常数，改变了原子之间的作用力改变了原子之间的作用力,最终实现最终实现了材料禁带宽度的改变，在了材料禁带宽度的改变，在1.04一一1.7eV范围内可以根据设计调整，范围内可以根据设计调整，以达到最高的转化效率以达到最高的转化效率自室温至自室温至81

4、0保持稳定相保持稳定相,使制膜使制膜工艺简单工艺简单, 可操作性强可操作性强.富富Cu薄膜始终是薄膜始终是p型，而富型，而富In薄膜则既可能薄膜则既可能为为p型，也可能为型，也可能为n型。型。n型材料在较高型材料在较高Se蒸蒸气压下退火变为气压下退火变为p型传导型传导;相反，相反，p型材料在较型材料在较低低Se蒸气压下退火则变为蒸气压下退火则变为n型型 CIS中存在上述的本征缺陷中存在上述的本征缺陷，影响薄膜的电学性质影响薄膜的电学性质 .Ga的的掺入影响很小掺入影响很小.lIn/GaIn/Ga比的调整可使比的调整可使CIGSCIGS材料的带隙范围覆盖材料的带隙范围覆盖1.01.0一一l.7e

5、Vl.7eV，CIGSCIGS其带隙值随其带隙值随GaGa含量含量x x变化满变化满足下列公式其中，足下列公式其中，b b值的大小为值的大小为0.150.15一一0.24eV0.24eVlCIGS的性能不是的性能不是Ga越多性能越好的，因为短路电流是随越多性能越好的，因为短路电流是随着着Ga的增加对长波的吸收减小而减小的。的增加对长波的吸收减小而减小的。l当当x=Ga/(Ga+In)0.3时，随着时，随着x的增加，的增加，Eg减小减小，Voc也减小。也减小。l G.Hanna等也认为等也认为x=0.28时材料缺陷最少，电池性能最时材料缺陷最少，电池性能最好。好。金属栅电极减反射膜(MgF2)窗

6、口层ZnO过渡层CdS光吸收层CIGS金属背电极Mo玻璃衬底低阻AZO高阻ZnO金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS光吸收层CIGS过渡层CdS光吸收层CIGS过渡层CdS光吸收层CIGS窗口层ZnO过渡层CdS光吸收层CIGS金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)

7、金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡

8、层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极玻璃衬底金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极l减反射膜：增加入射率lAZO： 低阻，高透，欧姆接触li-ZnO：高

9、阻，与CdS构成n区lCdS： 降低带隙的不连续性，缓 冲晶格不匹配问题lCIGS： 吸收区，弱p型，其空间电 荷区为主要工作区lMo: CIS的晶格失配较小且热膨 胀系数与CIS比较接近 光CIGS(弱p)(1.01.7eV)CdS (n)(2.4eV)ZnO (n)(3.2eV)N区内建电场光生电流（电压）l电子亲合能不同,产生导带底失调值Ec和价带失调值Evl禁带宽度可调: Ec0或0的能带结构对提高电池的转换效率有利。当EcO.5eV以后，开路电压明显下降，同时短路电流也急剧下降.高效电池Ec的理想范围在0-0.4eV之间，一般以0.2-0.3ev为宜补充:磁控溅射1.衬底温度保持在约

10、350 左右，真空蒸发In，Ga，Se三种元素，首先制备形成(In，Ga)Se预置层。2.将衬底温度提高到550一580，共蒸发Cu，Se，形成表面富Cu的薄膜。3.保持第二步的衬底温度不变，在富Cu的薄膜表面再根据需要补充蒸发适量的In、Ga、Se，最终得到的薄膜。三步共蒸发法薄膜太阳能电池发展的历程CuInSe2黄铜矿晶格结构CuInSe2复式晶格复式晶格:a=0.577,c=1.154直接带隙半导体，其光吸收系数高直接带隙半导体，其光吸收系数高达达105量级量级禁带宽度在室温时是禁带宽度在室温时是1.04eV，电子，电子迁移率和空穴迁移率分迁移率和空穴迁移率分3.2X102(cm2/Vs)和和1X10(cm2/Vs)通过掺入适量的通过掺入适量的Ga以替代部分以替代部分In，形成形成CulnSe2和和CuGaSe2的固熔晶的固熔晶体体Ga的掺入会改变晶体的晶格常数，的掺入会改变晶体的晶