《太阳能电池基础与应用》CIGS电池

电池效率表

CIGS材料基础
CIS与CIGS结构
? CuInSe2(CIS)：黄铜矿结构，高温时 为闪锌矿结构； ? Cu(In,Ga)Se2(CIGS): 通常最佳组分 比Ga/(In+Ga)约为0.3。

CIGS材料基础
CIS与CIGS光学性质

CIGS材料基础
制备方法:三步共蒸法
? 三步共蒸法可形 成Ga组分的双梯 度分布； ? Cu、Se组分分 布均匀； ? 晶粒大，致密， 呈柱状生长。

CIGS材料基础
制备方法:后硒化法
? 后硒化法易于精确 控制化学计量比, 对 设备要求不高, 产业 化的首选工艺; ? Ga组分分布较难控 制,很难形成双梯度组 分分布结构； ? 有时在表面用S代 Se，形成宽带隙 Cu(In,Ga)S2，以降 低器件表面复合。

CIGS电池基础
CIGS电池结构
自反型异质结 Mo背接触层； CIGS层； 背光面：p型 受光面：n型 CdS缓冲层； ZnO窗口层(i+n)。 减反通常用MgF2 Ga/(In+Ga) 思考: （1）为什么需要 CdS层？ （2）i-ZnO层有必要吗？ 0.26 to 0.31

CIGS电池基础
CIGS电池效率发展趋势
? CIGS电池实验室效率快速增长，目前已达21.7%，超过多晶硅电池。 ? 低成本工艺取得突破，柔性衬底CIGS电池效率高达20.4%。

CIGS电池基础
CIGS电池成本变化趋势
CIGS电池组件、BOS成本持续稳步下降，目前已经可以和晶硅电池竞争。

CIGS电池基础
CIGS电池市场
CIGS电池市场份额稳步提升，未来竞争力持续看好。

CIGS电池基础
温度系数小
室外工作特性较商用Si电池优异，应用前景更好！

CIGS电池基础
抗辐照能力强
? 抗辐照性能远优于其它类型的太阳电池； ? 空间应用前景好。

CIGS电池基础
单片集成
单片集成, 相对于晶Si电池有巨大优势, 有利于降低组件成本。
组件效率记录:16.5%, 台湾TSMC。

CIGS电池基础
能量损失机制
（1）电极遮光损失； （2）反射损失； （3）ZnO窗口层吸收损失； （4）CdS缓冲层吸收损失； （5）CIGS带隙附近吸收不充分； （6）CIGS复合损失。

高效CIGS电池技术途径
导带带阶(band offset)
ΔEC略大于0非常有必要

高效CIGS电池技术途径
Ga组分双梯度
? 提供背电场，抑制背面少子复合，减少电池点穴损失； ? 优化光谱匹配，提高电池开压。

高效CIGS电池技术途径
表面、晶界贫Cu
? 对电池结构而言，表面贫Cu可形成自反型结构——形成pn结的前提； ? 对材料（吸收层）而言，晶界贫Cu造成能带向下弯曲，空穴的天然势垒——抑 制晶界复合； ? SKM及CAFM的实验证据（AM, 2015）。

高效CIGS电池技术途径
碱金属处理工艺
? 钝化界面，降低复合，提高电池性能； ? 提高CdS层沉积的均匀性，确保100%覆盖。

高效CIGS电池技术途径
碱金属处理工艺
? 界面合金化，促进贫Cu层的形成； ? 钝化晶界，降低复合。

高效CIGS电池技术途径
CIGS电池记录
? 实验室研究主导者：德 国ZSW； ? 市场主导者：美国 Solar Frontier。

CIGS电池未来发展趋势
无Cd缓冲层
Buffer: ZnS
? 效率18.1%； ? 短波响应稍有改善。