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CIGS薄膜太阳能电池研究进展

叶飞禹争光东汽表面工程研究所，四川德阳618000

摘要:薄膜太阳电池以其低成本吸引越来越多的研究者。CIGS薄膜作为光伏材料，其光电转化效率高，性能稳定，CIGS
薄膜太阳能电池成为各国研究的热点之一。近来研究主要关注CIGS薄膜太阳电池大面化、薄膜效率影响因素和工艺研究。
本文主要介绍CIGS薄膜电池近年来的研究进展。
关键词:太阳能;电池;薄膜;CIGS
中图分类号:TM914.4+2文献标识码:A文章编号:1001－9006(2011)02－0061－07

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YEFei，YUZheng-guang
(DongfangSteamTurbineCo．，LtD．，618000，Deyang，Sichuan，China)

Abstract:Atpresent，moreanDmoreresearchersareengageDinresearchworkofthinfilmsolarcellsDuetoitslowcost．CIGSthin
filmasonetypeofphotovoltaicmaterialshastheaDvantagesinphotoelectrictransformationofhighefficiencyanDstableperformance，
etc．Therefore，CIGSthinfilmsolarcellsresearcharebecomingprevailinginmanycountries．ThispapermainlyintroDucestherecent
researchprogressofCIGSthin-filmcells．
Keywords:solar;cell;thinfilm;CIGS

薄膜太阳能光伏电池以其低成本吸引了越来越制备的CIGS薄膜电池已达到19.9%的记录［4］，而
多的研究者，Si系薄膜、CIS系薄膜、有机薄膜和CIGS薄膜制备的聚光太阳能电池转化率达到
［］
CDTe系薄膜成为了研究的热点1。CIS系列薄膜21.5%［5］，是所有目前研制的薄膜太阳电池中最
电池和其他薄膜电池相比，其光电转化效率高性高的转换效率(，)可通过改变和
、。CuInGaSe2In
能稳定、广阔的应用前景成为各国研究的热点之Ga的比例调整来优化禁带宽度，可带隙调整是
一()薄膜材料的禁带宽度为
。CuInSe2CIS1.04eVCIGS系相对于其他系列电池如CIS系、Si系和
且为直接带隙材料，其光吸收达到105cm－1，只需CDTe系等的最大优势，所以对CIS系薄膜太阳电
要1～2μm厚的薄膜就可以吸收99%以上的太阳池的研究重点就转向CIGS薄膜太阳电池。
光，因此，它是一种重要的太阳能光电材料［2］。
1CIGS薄膜太阳电池结构及特点
太阳电池的理论转化率为25%～30%，为了提高
效率、降低成本以及制备环境友好材料，在太阳电池的基本原理是光生伏特效应［6］:光照
基础上发展起来了相同体系的太阳能光电，
CuInSe2下pn结处的内建电场使产生的非平衡载流子向空
材料，包括(，)()(，)，，
CuInGaSe2CIGS、CuInGa间电荷区两端漂移产生光生电势与外路连接便
(，)()［3］其中，产生电流单结薄膜太阳电池的基本结构由衬
SSe2CIGSSe、CuInS2、CuGaSe2。。CIGS
CIGS是CIS系列中最具有发展前景的材料，NREL底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、

收稿日期:2011－01－06
作者简介:叶飞(1979－)，男，2007年毕业于西南交通大学，硕士，现从事光伏技术研发。
禹争光(1970－)，男，毕业于电子科技大学，工学博士，现从事新能源技术研究与开发工作。
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电极层组成。典型的CIGS薄膜太阳电池的结构(4)CIGS薄膜可用钠钙玻璃作衬底，不仅成
为［7］:，如
Glass/Mo/CIGS/ZnS/i-ZnO/ZAO/MgF2本低、膨胀系数相近、还因微量的Na掺杂而提高
图1所示。电池的转换效率和成品率。CIGS薄膜在玻璃衬底
上形成缺陷很少的、晶粒巨大的高品质结晶，而这
种晶粒尺寸是一般的多晶薄膜根本无法达到的。

2CIGS薄膜制备和性能

2.13种典型的CIGS薄膜制备方法
CIGS薄膜太阳电池吸收层为CIGS薄膜，对光
电转化效率有着决定性的影响。现阶段，薄膜太阳
电池中的吸收层CIGS薄膜的制备形成了蒸镀法、
硒化法、电化学沉积3种主要的方法。这3种方法
各有优点:蒸镀法适合制备高转化效率的薄膜，硒
化法适合于制备低成本的薄膜，化学沉积法适合于
制备大面积薄膜。蒸镀法和硒化法已经比较