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铜铟镓硒薄膜太阳能电池的现状及未来

2013-11-12 10:36来源:OFweek太阳能光伏网关键词:CIGS薄膜电池碲化镉薄膜太阳能电池薄膜电池收藏点赞

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铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池具有多层膜结构(图1),包括金属栅状电极、减反射膜、窗口层(ZnO)、过渡层(CdS)、光吸收层(CIGS)、金属背电极(Mo)、玻璃衬底等。其中,吸收层CIGS是(化学式CuInGaSe2)由四种元素组成的具有黄铜矿结构的化合物半导体,是薄膜电池的关键材料。


图1 CIGS薄膜太阳能电池层状结构

相比较其它太阳能电池,CIGS竞争优势有以下6点:①通过掺入适量Ga替代部分同族的In,通过调节Ga/(Ga+In)可以调节CIGS的禁带能隙,调整范围为1.04~1.68eV,这是一个非常宽的范围,非常适合制备最佳带隙的半导体化合物材料,这是CIGS材料相对于硅系光伏材料的最特殊优势;②CIGS材料的吸收系数高,达到105cm-1,同时还具有较大范围的太阳光谱的响应特性;③利用CdS作为缓冲层(具有闪锌矿结构),和具有黄铜矿结构CIGS吸收层可以形成良好的晶格匹配,失配率不到2%;④在光电转化过程中,作为直接能隙半导体材料,CIGS的厚度可以很小(约2μm),当有载流子注入时,会产生辐射复合过程,辐射过程产生的光子可以被再次吸收,即所谓的光子再循环效应;⑤CIGS系半导体可直接由其化学组成的调节得到P型或N型不同的导电形式,不必借助外加杂质,不会产生Si系太阳电池很难克服的光致衰退效应,使用寿命可以长达30年以上;⑥CIGS薄膜的制备过程具有一定的环境宽容性,使得CIGS太阳电池在选择衬底时,具有较大的选择空间。综合比较分析,铜铟镓硒薄膜CIGS太阳能电池具有转换效率高(居各种薄膜太阳能电池之首)、材料来源广泛、生产成本低、污染小、无光衰、弱光性能好的显著特点,已成为各国争相研究的重点领域。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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