CIGS太阳能电池的发展历史

CIGS太阳能电池的发展历史铜铟硒太阳电池•铜铟硒(CuInSe2,CIGS)薄膜太阳能电池具有以下特点：•(1)铜铟硒薄膜的能隙为1.04eV，通入适量的镓取代铟可在1.04~1.67eV之间连续调整能带宽度。•(2)铜铟硒是一种直接能隙材料，其可见光的吸收系数高达105cm-1数量级，相较于硅基系列(mono-Si,a-Si)，更多了约100倍以上的吸收，非常适合做为薄膜太阳能电池的吸收层。•(3)技术成熟后，制造成本和回收时间将远低于晶体硅太阳能电池。•(4)抗辐射能力强。•(5)高光电转换效率，目前铜铟镓硒薄膜太阳能电池的最高转换效率已达20.3%，是所有薄膜太阳能电池中的最高纪录。•(6)电池稳定性佳，效率稳定几乎不衰减。•(7)弱光特性好。因此铜铟硒薄膜太阳能电池可望成为新一代太阳能电池的主流产品之一。•universityofmaine•boeing•ARCOSolar(即SiemensSolar)•NERL•Euro-CIS•ZSW:ZentrumfürSonnenenergie-undWasserstoff-ForschungBaden-Württemberg,Germany(CentreforSolarEnergyandHydrogenResearch,)•EMPA(Flexpolymersub)TheSwissFederalLaboratoriesforMaterialsScienceandTechnologyCIGS电池由最初的CIS电池发展而來，薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成。11974年，贝尔实验室的Wagner等人制备出第一块CIS太阳能电池。22010年，德国太阳能和氢能研究中心(ZSW)采用用共蒸发法使CIGS电池上达到了20.3%的高转换效率﹐使CIGS薄膜的效率与仍然主导市場的多晶硅太阳能电池之间的差距縮小到了0.1%。5美国再生能源实验室(NREL)发明了拥有更高的光电转换效率的CIGS电池﹐这就是现代CIGS太阳能电池的雏形。419世紀80年代，波音公司和ARCOSolar(即SiemensSolar)公司分別用共蒸发和溅射硒化法进行了进一步研究。之后，又将CIS的材料中参入镓（Ga）和硫（S）元素使之与太阳光谱更匹配。32013年，瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）宣布其研发的柔性衬底铜铟镓硒CIGS太阳能光伏电池已凭借20.4%的高转换效率刷新世界记录6Chalcopyrite（黄铜矿结构）Red=Cu,yellow=Se,blue=In/Ga:NRELIntheIMMcell,high-performancesubcellsarerealizedby:(1)invertingtheusualgrowthorder,growingmismatchedcellslast,(2)(2)engineeringatransparentbufferlayertomitigatedislocations,(3)(3)removingtheprimarysubstrate/attachmenttothesecondaryhandle..•beginningwithabout6%efficientcellsattheUniversityofMaine.EuroCIS-14.8%1993年BOEING-15.9%1994年=pdf&id=APCPCS000306000001000059000001&idtype=cvips&doi=10.1063/1.45732&prog=normalNREL—19.9%2008年2月source：:年10月ZSW-20.1%2010年4月Dr.MichaelPowalla年8月source:年1月μminallthreeexamples,wealwaysseesmallergrainsrightbesidetheseaswell.(a)showsonlyafewsmallergrainswithadiameterofapproximately0.5–1.0μm,(b)(b);however,nearlyallofthelefthalfofthecross-sectionisfilledwithgrainsofthatsmallersize,(c)(c)weevenfindacontinuousbottomlayerof0.5μmthicknessthatconsistsofgrainswithadiameterofonly0.2–0.5μm.Inaddition,wefindlargevoidsbetweenthissmallgrainedbottomlayerandthetoplayeroflargegrains.TheefficienciesoftheseSEManalysedsolarcellsamples,however,arepracticallythesame.MichaelPowalla.High-efficiencyCu(In,Ga)Se2cellsandmodules.SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2013