CIGS太陽能電池的發展歷史CIGS太陽能電池的發展歷史1CIGS太陽能電池的發展歷史課件2CIGS太陽能電池的發展歷史課件3銅銦硒太陽電池

銅銦硒(CuInSe2,CIGS)薄膜太陽能電池具有以下特點：(1)銅銦硒薄膜的能隙為1.04eV，通入適量的鎵取代銦可在1.04~1.67eV之間連續調整能帶寬度。(2)銅銦硒是一種直接能隙材料，其可見光的吸收系數高達105cm-1數量級，相較于硅基系列(mono-Si,a-Si)，更多了約100倍以上的吸收，非常適合做為薄膜太陽能電池的吸收層。(3)技術成熟后，制造成本和回收時間將遠低于晶體硅太陽能電池。(4)抗輻射能力強。(5)高光電轉換效率，目前銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的最高轉換效率已達20.3%，是所有薄膜太陽能電池中的最高紀錄。(6)電池穩定性佳，效率穩定幾乎不衰減。(7)弱光特性好。因此銅銦硒薄膜太陽能電池可望成為新一代太陽能電池的主流產品之一。銅銦硒太陽電池

銅銦硒(CuInSe2,CIGS)薄膜太陽4university

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ZentrumfürSonnenenergie-undWasserstoff-ForschungBaden-Württemberg,Germany(CentreforSolarEnergyandHydrogenResearch,)

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5CIGS電池由最初的CIS電池發展而來，薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成。11974年，貝爾實驗室的Wagner等人制備出第一塊CIS太陽能電池。22010年，德國太陽能和氫能研究中心(ZSW)采用用共蒸發法使CIGS電池上達到了20.3%的高轉換效率﹐使CIGS薄膜的效率與仍然主導市場的多晶硅太陽能電池之間的差距縮小到了0.1%。

5美國再生能源實驗室(NREL)發明了擁有更高的光電轉換效率的CIGS電池﹐這就是現代CIGS太陽能電池的雛形。419世紀80年代，波音公司和ARCOSolar(即SiemensSolar)公司分別用共蒸發和濺射硒化法進行了進一步研究。之后，又將CIS的材料中參入鎵（Ga）和硫（S）元素使之與太陽光譜更匹配。32013年，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（EMPA）宣布其研發的柔性襯底銅銦鎵硒CIGS太陽能光伏電池已憑借20.4%的高轉換效率刷新世界記錄6CIGS電池由最初的CIS電池發展而來，薄膜材料CIS是在16Chalcopyrite

（黃銅礦結構）Red=Cu,yellow=Se,blue=In/GaChalcopyrite

（黃銅礦結構）Red=Cu,7/pv/multijunction.html#addressing

sorse:NRELIntheIMMcell,high-performancesubcellsarerealizedby:invertingtheusualgrowthorder,growingmismatchedcellslast,(2)engineeringatransparentbufferlayertomitigatedislocations,(3)removingtheprimarysubstrate/attachmenttothesecondary"handle."

/pv/multiju8CIGS太陽能電池的發展歷史課件9.beginningwithabout6%efficientcellsattheUniversityofMaine

..beginningwithabout6%effic10EuroCIS-14.8%1993年EuroCIS-14.8%1993年11BOEING-15.9%1994年/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=APCPCS000306000001000059000001&idtype=cvips&doi=10.1063/1.45732&prog=normalBOEING-15.9%1994年htt12NREL—19.9%2008年2月source：/doi/10.1002/pip.822/pdfNREL—19.9%2008年2月so13Source:http://www.op-solar.de/pdfs/The%20first%2020-percent%20thin-film%20cell.pdf2008年10月Source:http://www.op-solar.de/14ZSW-20.1%2010年4月Dr.MichaelPowalla/news/cigs_record_of_20.1_efficiency_reported_by_researchers_at_zswZSW-20.1%2010年4月Dr.Mi15

ZSW-20.3%2010年8月source:/doi/10.1002/pip.1078/pdfDr.MichaelPowallaZSW-20.3%2010年8月source16EMPA-20.4%2013年1月/news/empa_achieves_record_efficiency_for_converting_sunlight_into_electricityEMPA-20.4%2013年1月http://17ThemorphologyoftheCIGSabsorber.

Althoughweobservelargegrainswithadiameterofapproximately2

μminallthreeexamples,wealwaysseesmallergrainsrightbesidetheseaswell.

showsonlyafewsmallergrainswithadiameterofapproximately0.5–1.0

μm,(b);however,nearlyallofthelefthalfofthecross-sectionisfilledwithgrainsofthatsmallersize,(c)weevenfindacontinuousbottomlayerof0.5

μmthicknessthatconsistsofgrainswithadiameterofonly0.2–0.5

μm.Inaddition,wefindlargevoidsbetweenthissmallgrainedbottomlayerandthetoplayeroflargegrains.TheefficienciesoftheseSEManalysedsolarcellsamples,however,arepracticallythesame.MichaelPowalla.High-efficiencyCu(In,Ga)Se2

cellsandmodules.SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2013ThemorphologyoftheCIGSabs18CIGS太陽能電池的發展歷史課件19CIGS太陽能電池的發展歷史CIGS太陽能電池的發展歷史20CIGS太陽能電池的發展歷史課件21CIGS太陽能電池的發展歷史課件22銅銦硒太陽電池

銅銦硒(CuInSe2,CIGS)薄膜太陽能電池具有以下特點：(1)銅銦硒薄膜的能隙為1.04eV，通入適量的鎵取代銦可在1.04~1.67eV之間連續調整能帶寬度。(2)銅銦硒是一種直接能隙材料，其可見光的吸收系數高達105cm-1數量級，相較于硅基系列(mono-Si,a-Si)，更多了約100倍以上的吸收，非常適合做為薄膜太陽能電池的吸收層。(3)技術成熟后，制造成本和回收時間將遠低于晶體硅太陽能電池。(4)抗輻射能力強。(5)高光電轉換效率，目前銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的最高轉換效率已達20.3%，是所有薄膜太陽能電池中的最高紀錄。(6)電池穩定性佳，效率穩定幾乎不衰減。(7)弱光特性好。因此銅銦硒薄膜太陽能電池可望成為新一代太陽能電池的主流產品之一。銅銦硒太陽電池

銅銦硒(CuInSe2,CIGS)薄膜太陽23university

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ZentrumfürSonnenenergie-undWasserstoff-ForschungBaden-Württemberg,Germany(CentreforSolarEnergyandHydrogenResearch,)

EMPA(Flex

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sub)TheSwissFederalLaboratoriesforMaterials

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24CIGS電池由最初的CIS電池發展而來，薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成。11974年，貝爾實驗室的Wagner等人制備出第一塊CIS太陽能電池。22010年，德國太陽能和氫能研究中心(ZSW)采用用共蒸發法使CIGS電池上達到了20.3%的高轉換效率﹐使CIGS薄膜的效率與仍然主導市場的多晶硅太陽能電池之間的差距縮小到了0.1%。

5美國再生能源實驗室(NREL)發明了擁有更高的光電轉換效率的CIGS電池﹐這就是現代CIGS太陽能電池的雛形。419世紀80年代，波音公司和ARCOSolar(即SiemensSolar)公司分別用共蒸發和濺射硒化法進行了進一步研究。之后，又將CIS的材料中參入鎵（Ga）和硫（S）元素使之與太陽光譜更匹配。32013年，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（EMPA）宣布其研發的柔性襯底銅銦鎵硒CIGS太陽能光伏電池已憑借20.4%的高轉換效率刷新世界記錄6CIGS電池由最初的CIS電池發展而來，薄膜材料CIS是在125Chalcopyrite

（黃銅礦結構）Red=Cu,yellow=Se,blue=In/GaChalcopyrite

（黃銅礦結構）Red=Cu,26/pv/multijunction.html#addressing

sorse:NRELIntheIMMcell,high-performancesubcellsarerealizedby:invertingtheusualgrowthorder,growingmismatchedcellslast,(2)engineeringatransparentbufferlayertomitigatedislocations,(3)removingtheprimarysubstrate/attachmenttothesecondary"handle."

/pv/multiju27CIGS太陽能電池的發展歷史課件28.beginningwithabout6%efficientcellsattheUniversityofMaine

..beginningwithabout6%effic29EuroCIS-14.8%1993年EuroCIS-14.8%1993年30BOEING-15.9%1994年/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=APCPCS000306000001000059000001&idtype=cvips&doi=10.1063/1.45732&prog=normalBOEING-15.9%1994年htt31NREL—19.9%2008年2月source：/doi/10.1002/pip.822/pdfNREL—19.9%2008年2月so32Source:http://www.op-solar.de/pdfs/The%20first%2020-percent%20thin-film%20cell.pdf2008年10月Source:http://www.op-solar.de/33ZSW-20.1%2010年4月Dr.MichaelPowalla/news/cigs_record_of_20.1_efficiency_reported_by_researchers_at_zswZSW-20.1%2010年4月Dr.Mi34

ZSW-20.3%2010年8月source:/doi/10.1002/pip.1078/pdfDr.MichaelPowallaZSW-20.3%2010年8月source35EMPA-20.4%2013年1月/news/empa_achieves_record_efficiency_for_converting_sunlight_into_electricityEMPA-20.4%2013年1月http://36ThemorphologyoftheCIGSabsorber.

Althoughweobservelargegrainswithadiameterofapproximately2

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