铜铟镓硒薄膜太阳能电池技术与市场分析
CIGS薄膜太阳能电池解读
CIGS薄膜太阳能电池的结构
金属栅电极 减反射膜(MgF2) 窗口层ZnO 过渡层CdS 光吸收层CIGS 金属背电极Mo 玻璃衬底 高阻ZnO
低阻AZO
CIGS薄膜太阳能电池的结构
结构原理
减反射膜：增加入射率 AZO： 低阻，高透，欧姆接触 i-ZnO：高阻，与CdS构成n区 CdS： 降低带隙的不连续性，缓 冲晶格不匹配问题 CIGS： 吸收区，弱p型，其空间电 荷区为主要工作区 Mo: CIS的晶格失配较小且热膨 胀系数与CIS比较接近
测试设备主要有：台阶仪，SEM，XRD, RAMAN、分度光透射仪、I-V 分析系统等
铜铟镓硒（CIGS）太阳电池制造工艺路 线
清洁—基膜—单元或多元磁控溅射—沉积—硒化—防护膜—随机检 测—印刷—切割—检测—组装—检测—包装。
CIGS薄膜太阳能电池的制备
• CIGS薄膜太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO一般采用磁控溅射的 方法,工艺路线比较成熟 • 最关键的吸收层的制备有许多不同的方法，这些沉积制备方法包括:蒸发 法、溅射后硒法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法
CIGS的性能不是Ga越多性能越好的，因为短路电流是随 着Ga的增加对长波的吸收减小而减小的。 当x=Ga/(Ga+In)<0.3时，随着的增加，Eg增加， Voc也增 加; x=0.3时带隙为1.2eV;当x>0.3时，随着x的增加，Eg减小， Voc也减小。 G.Hanna等也认为x=0.28时材料缺陷最少，电池性能最好。
CIGS薄膜太阳能电池介绍
二、铜铟硒（CIS）薄膜太阳能电池介绍 三、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池介绍
一、第三代太阳能电池
铟矿资源报道之二——铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池行业
铟矿资源报道之二——铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池行业一、薄膜电池行业概述由于晶体硅电池成本长期处于高位，业内一直通过提升电池转换效率、降低硅片切割厚度等技术来降低成本。
与此同时，薄膜电池作为第二代太阳能电池逐渐受到行业关注并增长迅速。
图1：光伏电池分类关于光伏电池未来的发展趋势：晶体硅电池随着工艺的不断改进、成本的持续下降，短期内依然处于主导地位。
而薄膜涂层电池由于其低成本的特点，其在转换效率方面还有提升的空间，未来市场份额势必会有明显的增长。
而从市场预测情况来看，未来薄膜电池中CIGS薄膜电池的增速最为明显。
1 CIGS 薄膜电池概况CIS是CuInSe2的缩写，是一种Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元化合物半导体材料。
由于它对可见光的吸收系数非常高，所以是制作薄膜太阳电池的优良材料。
以P型铜铟硒(CuInSe2)和N型硫化镉(CdS)做成的异质结薄膜太阳电池具有低成本，高转换效率和近于单晶硅太阳电池的稳定性。
近年研究将Ga替代CIS材料中的部分In，形成CuIn1-xGaxSe2(简称CIGS)四元化合物。
由ZnO/CdS/CIGS结构制作的太阳电池有较高的开路电压，转换效率也相应地提高了许多。
CIGS电池在实验室已经达到19.9%的转换率，远高于其他薄膜电池。
二、CIGS薄膜电池优势1 薄膜电池的低成本优势所在，相对于晶硅电池材料成本便宜薄膜电池相对于晶硅电池最大的优势在于成本，在前几年多晶硅价格处于高位的时候，薄膜电池的成本优势更为明显。
通过我们前面的分析也可以看出，即使在近期多晶硅大幅下降的情况下，薄膜电池的成本优势依然明显。
CIGS薄膜电池具备相对于晶硅电池的成本优势，CIGS电池采用了廉价的玻璃做衬底，采用溅射技术为制备的主要技术，这样Cu，In，Ga，Al，Zn的耗损量很少。
而对大规模工业生产而言，如能保持比较高的电池的效率，电池的价格以每瓦计算会比相应的单晶硅和多晶硅电池的价格低得多。
另外，我们前面一直讨论的是光伏电站的初始建站成本，实际薄膜电池的弱光效应是其由于晶硅电池的另一大优势。
铜铟镓硒
铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池技术综述一、薄膜太阳电池概术铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池由于效率高、无衰退、抗辐射、寿命长、成本低廉等特点，是备受人们关注的一种新型光伏电池产品，经过近30年的研究和发展，其光电转化效率为所有已知薄膜太阳能电池中最高的。
而且其光谱响应范围宽，在阴雨天条件下输出功率高于其他任何种类太阳电池，因而成为最有前途的光伏器件之一。
铜铟镓硒CuInSe2（简称CIS）薄膜材料是属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物直接带隙半导体，光吸收系数达到105量级，薄膜厚度约为1-2μm就能吸收太阳光，其禁带宽度为1.02eV。
通过掺入适量的Ga元素以代替部分的In，成为CuInSe2与CuGaSe2（简称CGS）的固溶半导体CuIn1-xGaxSe2（简称CIGS）。
CIGS电池在制作过程中，通过控制不同的Ga掺入量，其禁带宽度可在1.02-1.67eV范围内调整，这就为太阳能电池的带隙优化提供了很好的途径。
二、国内外研究现状（一）国外研究进展CIGS薄膜太阳电池材料与器件的实验室技术在发达国家趋于成熟，大面积电池组件和量产化开发是CIGS电池目前发展的总体趋势，而柔性电池和无镉电池是近几年的研究热点。
美国国家可再生能源实验室（NREL）在玻璃衬底上利用共蒸发三步工艺制备出最高效率达19.9%的电池。
这种柔性衬底CIGS太阳电池在军事上很有应用前景。
近期，CIGS小面积电池效率又创造了新的记录，达到了20.1%，与主流产品多晶硅电池效率相差无几。
美国NREL和日本松下电器公司在不锈钢衬底上制备的CIGS电池效率均超过17.5%；瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）的科学家AyodhyaN.Tiwari领导的小组经过多年努力，完善了之前开发的柔性不锈钢衬底太阳能电池，实现了18.7%的效率。
由美国能源部国家光伏中心与日本“新能源和工业技术开发机构（NEDO）”联合研制的无镉CIGS电池效率达到18.6％。
2024年铜铟镓二硒电池市场前景分析
铜铟镓二硒电池市场前景分析1. 引言铜铟镓二硒电池（Copper Indium Gallium Selenide，CIGS）作为一种新兴的薄膜太阳能电池技术，具有高效率、柔性和可塑性等优势，因此受到了广泛关注。
本文将对铜铟镓二硒电池的市场前景进行分析，探讨其潜在的商业机会。
2. 市场概况目前，全球太阳能市场快速发展，太阳能技术日益成熟。
铜铟镓二硒电池作为一种高效能源转换技术，具有更高的能源利用率和更低的成本，逐渐成为替代硅太阳能电池的理想选择。
3. 市场驱动因素3.1 政府政策支持各国政府纷纷出台刺激可再生能源发展的政策，加大了对太阳能电池等清洁能源技术的支持力度。
这些政策的出台为铜铟镓二硒电池市场提供了良好的发展环境。
3.2 环境保护迫切需求随着环境问题日益突出，人们对于可再生能源的需求不断增加。
铜铟镓二硒电池作为一种环保能源解决方案，其绿色、清洁的特点将有利于其市场的发展。
3.3 柔性和可塑性需求相对于传统硅太阳能电池而言，铜铟镓二硒电池具有更高的柔性和可塑性，可以适应更多类型的应用场景。
这种特点使得铜铟镓二硒电池在移动设备、建筑一体化等领域具有广阔的商机。
4. 市场挑战4.1 制造成本较高目前，铜铟镓二硒电池的制造成本较高，主要原因是材料成本相对较高且生产工艺复杂。
这使得铜铟镓二硒电池在市场竞争中面临一定的挑战。
4.2 技术研发和产业化难度大铜铟镓二硒电池的技术研发和产业化是一个复杂的过程，需要克服材料稳定性、制造技术等方面的挑战。
这需要产业链各个环节的密切合作，提高技术水平和生产效率。
5. 市场前景展望尽管面临一些挑战，但铜铟镓二硒电池仍具有巨大的市场潜力： - 铜铟镓二硒电池具有更高的能源转换效率，可以提供更稳定的能源输出； - 铜铟镓二硒电池具有更高的柔性和可塑性，可以适应多种应用场景； - 铜铟镓二硒电池市场在全球范围内逐渐扩大，具有广阔的商机。
预计随着技术进步和制造成本的降低，铜铟镓二硒电池的市场规模将快速增长。
2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景
2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告中国产业研究报告网2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告什么是行业研究报告行业研究是通过深入研究某一行业发展动态、规模结构、竞争格局以及综合经济信息等，为企业自身发展或行业投资者等相关客户提供重要的参考依据。
企业通常通过自身的营销网络了解到所在行业的微观市场，但微观市场中的假象经常误导管理者对行业发展全局的判断和把握。
一个全面竞争的时代，不但要了解自己现状，还要了解对手动向，更需要将整个行业系统的运行规律了然于胸。
行业研究报告的构成一般来说，行业研究报告的核心内容包括以下五方面：2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告行业研究的目的及主要任务行业研究是进行资源整合的前提和基础。
对企业而言，发展战略的制定通常由三部分构成：外部的行业研究、内部的企业资源评估以及基于两者之上的战略制定和设计。
行业与企业之间的关系是面和点的关系，行业的规模和发展趋势决定了企业的成长空间；企业的发展永远必须遵循行业的经营特征和规律。
行业研究的主要任务：解释行业本身所处的发展阶段及其在国民经济中的地位分析影响行业的各种因素以及判断对行业影响的力度预测并引导行业的未来发展趋势判断行业投资价值揭示行业投资风险为投资者提供依据2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告2022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告【出版日期】2022年【交付方式】Email电子版/特快专递【价格】纸介版：7000元电子版：7200元纸介+电子：7500元【报告超链】/report/R01/R0105/202204/06-198000.html报告摘要及目录报告目录：第一章铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池概述1第一节太阳能概述1一、太阳能的相关概述1二、太阳辐射与太阳能1三、太阳能的利用方式2四、太阳能利用的优缺点2五、中国太阳能资源的分布3第二节太阳能电池概述7一、太阳能电池的定义7二、太阳能电池的原理7三、太阳能电池的分类9四、CIGS电池在太阳能电池中的地位11第三节铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池概述11一、CIGS太阳能电池的概念11二、CIGS太阳能电池的结构11三、CIGS薄膜太阳电池的优势12四、CIGS薄膜制备的工业特点13第二章2022-2022年全球光伏电池市场的发展分析14第一节2022年全球光伏电池产量情况14一、2022年全球光伏电池总体产量统计14二、2022年全球薄膜光伏电池产量统计15三、2022年全球晶体硅光伏电池产量统计18第二节2022-2022年全球光伏市场发展情况20一、2022-2022年全球光伏发电装机容量统计20二、2022-2022年美国光伏发电装机容量统计222022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告三、2022-2022年德国光伏发电装机容量统计22四、2022-2022年日本光伏发电装机容量统计23五、2022-2022年西班牙光伏发电装机容量统计23六、2022-2022年意大利光伏发电装机容量统计24七、2022-2022年其他主要国家光伏发电装机容量统计24八、2022年世界主要国家光伏发电装机容量预测25第三章2022-2022年全球CIGS太阳能电池发展分析28第一节2022-2022年全球CIGS太阳能电池发展分析28一、2022年全球CIGS光伏电池产能统计28二、2022年全球CIGS光伏电池产量统计29三、2022年全球CIGS电池主要厂商概况30四、2022年全球CIGS电池市场发展概况34第二节2022-2022年美国CIGS太阳能电池发展分析35一、美国CIGS薄膜太阳能电池发展分析35二、美国推出CIGS薄膜电池技术路线图37三、美国PacWet拟将CIGS光伏生产线移至巴西38四、美国CIGS薄膜开发商Stion称CIGS电池转换效率达23.2%38第三节2022-2022年日本CIGS太阳能电池发展分析39一、日本研制成功CIGS太阳电池新制法39二、日本采用CIGS电池技术试制图像传感器40三、日本柔性型CIGS电池研制获得重大进展40第四节2022-2022年其他地区CIGS太阳能电池发展分析41一、台湾铼德CIGS太阳能电池现状41二、德国Q-CellQ-Cell申请破产42三、韩国SK集团5千万美元投资CIGS光伏43第四章2022-2022年中国CIGS电池及光伏产业发展情况44第一节2022-2022年中国CIGS光伏电池产业发展情况44一、中国CIGS光伏电池产业发展概况44二、广州亿元16.4CIGS项目开工建设46三、四川1.5亿美元CIGS项目开工建设47四、广西建中国最大CIGS研究生产基地47五、天津研制成功大面积CIGS电池组件47六、锦州引进200兆瓦CIGS光伏电池项目47七、威海25兆瓦CIGS电池项目开工建设48第二节2022-2022年中国薄膜太阳能电池发展面临的问题49一、中国薄膜太阳能电池发展的瓶颈49二、中国薄膜太阳能电池产业链有待完善49三、中国薄膜太阳能电池产业望政策支持50第三节2022-2022年中国薄膜太阳能电池发展的对策分析50一、加强国家与地方光伏政策的制定和完善50二、扶持技术推动型光伏设备制造业的发展502022-2022年中国铜铟镓锡薄膜太阳能电池行业市场分析及发展前景预测报告三、培育国内薄膜太阳能光伏国产市场的发展51第五章2022-2022年CIGS太阳能电池技术发展分析52第一节CIGS与CDTE太阳能电池技术选择分析52一、CdTE和CIGS电池工艺概述52二、CIGS和CdTe电池工艺的亮点63三、CIGS和CdTe电池工艺面临的难题65第二节未来CIGS太阳能电池的研究重点67一、叠层太阳能电池成为一个趋势67二、无镉缓冲层的研究67三、少In、Ga或无In、Ga新技术可成为研究热点67四、寻求简单、快速和低成本的制备工艺。
2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状
2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状近年来，随着环保意识的普及和能源消耗量的快速增长，全球对可再生能源的需求逐渐增加。
作为其中一种可再生能源，太阳能发电技术备受关注，并在全球范围内得到快速发展。
而薄膜太阳电池，作为太阳能电池的一种重要类型，其市场前景也越来越广阔。
一、市场情况1. 全球市场据市场调研机构Grand View Research统计，全球薄膜太阳电池市场规模将在未来五年内以8.5%的年复合增长率增长，到2025年将达到87.8亿美元。
而且，随着技术不断进步和成本下降，市场需求将会继续增长。
2. 中国市场目前，中国是全球太阳能电池制造业最大的生产国，而作为其中的一部分，薄膜太阳电池市场也在不断扩大。
根据CW Research的数据，2017年中国薄膜太阳电池市场占比已达全球的36.9%。
而且，随着国家政策的不断加强，中国薄膜太阳电池市场的规模将会继续增加。
如2019年新能源汽车补贴退坡政策，针对在微型电动汽车领域具有对新能源电池生产厂家认证、商业化生产能力的企业，将给予一定量的薄膜太阳电池补贴。
二、技术进步1. 高效率相对于传统多晶硅太阳电池，目前市场上的薄膜太阳电池更具有灵活性、轻薄、易于安装等优势。
而且，随着技术的发展，薄膜太阳电池的能量转化效率也在逐渐提高。
如目前市场上的柔性有机太阳能电池，其能量转化效率已经达到了12.6%。
2. 薄膜材料同时，因为薄膜太阳电池所使用的薄膜材料的成本和能耗都比传统多晶硅太阳电池低，所以薄膜太阳电池也更具有竞争力。
目前市场上主流的薄膜材料主要有铜铟镓硫（CIGS）、钙钛矿、有机物料等。
三、市场前景1.行业整合由于供应商的增加和价格竞争，薄膜太阳电池的竞争很激烈。
在这种竞争环境下，行业整合成为了行业发展的一种必然趋势。
如2019年某国际公司收购了某薄膜太阳电池生产商，进一步加强了其在该领域的市场地位。
2. 政策支持目前，全球越来越多的政府开始采取措施，推动可再生能源的发展。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究现状及发展趋势
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究现状及发展趋势陈裕佳指导教师：杨春利(西安建筑科技大学华清学院材料0904 01号)摘要：介绍了薄膜太阳能电池结构、性能特点以及目前在研究和生产过程中铜铟镓硒电池的制备方法；阐述了铜铟镓硒薄膜太阳能电池技术的优点，及其存在的问题和未来的前景。
关键词：铜铟镓硒，太阳能电池，薄膜Research Progress and Development Tendency of Cu(In，Ga)Se2(CIGS)Thin Film Solar CellsChen Yu Jia tutor：Yang Chun Li(Xi'an University of Architecture and T echnology Huaqing College) Abstract：The constructions and performance characteristics of thin film solar cells based on Cu(In+Ga)Se2 are introduced，including their fabrication and technological processes．A brief description of technological advantages，and the problem and prospect in the future on CIGS。
Keywords：Cu(In，Ga)Se2，solar cell，thin film1 概述第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS（CIS中掺入Ga）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。
学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。
第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点，光电转换效率居各种薄膜太阳电池之首，接近于晶体硅太阳电池，而成本只是它的三分之一，被称为下一代非常有前途的新型薄膜太阳电池，是近几年研究开发的热点。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究
铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，传统能源资源的枯竭和环境问题的日益严重，寻找清洁、可再生的能源已成为人类社会发展的迫切需求。
太阳能作为一种无限、无污染的可再生能源，越来越受到人们的关注。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池作为一种高效、低成本的太阳能电池技术，在近年来得到了广泛的研究和应用。
本文旨在全面深入地探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究现状、发展趋势以及面临的挑战，以期为相关领域的研究者和技术人员提供有益的参考和启示。
本文将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理和性能特点进行详细介绍，以便读者对其有一个清晰的认识。
然后，本文将重点分析铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展，包括材料制备、结构设计、性能优化等方面，以及目前面临的主要问题和挑战。
在此基础上，本文将探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的未来发展趋势，包括新型材料、新工艺、新技术等方面的研究和应用前景。
本文还将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池在可再生能源领域的应用价值和前景进行展望，以期为推动该领域的发展提供有益的参考。
二、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理与结构铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池是一种基于多元金属硫化物吸收层的光伏器件，具有高效、低成本和环境友好等特点。
CIGS太阳能电池的基本原理是光电效应，即太阳光照射到电池表面时，光子被吸收层中的金属硫化物吸收并激发出电子-空穴对，这些载流子在电池内部电场的作用下分离并收集，从而产生光生电流。
透明导电层：通常采用氟掺杂氧化锡（FTO）或铟锡氧化物（ITO）等透明导电材料，用于收集光生电子并传输到外电路。
CIGS吸收层：是电池的核心部分，由铜、铟、镓和硒等元素组成的多元金属硫化物，具有较宽的吸收光谱和较高的光电转换效率。
缓冲层：位于CIGS吸收层与透明导电层之间，通常采用硫化镉（CdS）或硫化锌（ZnS）等材料，用于减少界面复合和提高电池性能。
金属背电极：通常采用铝（Al）或银（Ag）等金属材料，用于收集光生空穴并传输到外电路。
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因為CuInSe2的能隙值大約為1eV，低於理想太陽能譜值，以CuInSe2為主 的太陽能電池可靠加入Ga，形成Cu(InGa)Se2的主吸收層，增加吸收層的能 隙值，進而增進太陽能電池的效能。 CuInSe2太陽能電池能獲得較高的開路電壓Voc和較低的閉路電流ISC，允許 成長較薄的ZnO以減少光的損失，因較大的能隙值可使介面的品質較好，減 少自由載子在ZnO中的電流損失。 Ga加入CuInSe2中造成的影響有幾點
CdTe
0.16
0.814
23.56
73.25
14.0
U. of Toledo, sputtered
From :Rommel Noufi and Ken Zweibel National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO 80401, USA 「HIGH-EFFICIENCY CDTE AND CIGS THIN-FILM SOLAR CELLS: HIGHLIGHTS AND CHALLENGES*」
• 國內眾多廠商近一兩年內一窩蜂的進入對於投入技術門檻較低的矽基太陽能 電池Cell端，例如：昱晶（LED產業億光轉投資）、聯相（原為晶能半導體 廠聯電產業億光轉投資）、新日光能源（力晶轉投資）、茂矽太陽能事業部、 旺能（台達電），在些公司中除了投入較早的茂迪及益通充分掌握長期料源 的供應合約，且持續擴充產能掌握產業成長趨勢，而那些後進廠商對於料源 掌握的把握度低，在料源供應吃緊的狀況下（包括solar wafer 廠商），生 存及成長空間實在有限。 • 由於矽材料的成本以及整體經濟效益的考量下並非極佳，為了生產矽晶太陽 能電池，可能耗掉更多的能源與地球資源，如去除目前高油價、各國政府的 補助之誘因，是否矽晶太陽能電池能依然穩固成長，可能是一大問題，故目 前德國、瑞士、日本、美國皆有著名研究機構與公司正在積極發展薄膜太陽 能電池，薄膜太陽電池屬第二代太陽電池，具有可撓、易於大面積化、製程 簡單且低耗能、低成本等優勢，而轉化效率銅銦鎵二硒太陽光電池（CIGS： Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cells）目前在研究單位已能達 到13~19.4%的效能。
台灣的發展利基
• 整合已具基礎的各研究單位作個帶頭作用，必能進一 步整合國內學術界、研究單位、工業界發揮團隊分工 最大效能，在全球可撓曲式薄膜太陽能產業佔一席之 地。如國內半導體及光電硬體設備製造商能利用工研 院及學術單位做可撓曲式CIGS太陽能電池製程技術前 期文獻、專利、產業訊息資料的分析，必能減少不必 要的錯誤嘗試階段，且能整合相關資源做充足的研發， 如此不管台灣在發展Roll to Roll鍍膜設備、撓曲式 基材或CIGS太陽能電池產品上，皆能達到設備、製程 技術、專利本土化及產業自主的能力，並配合我國在 半導體與光電產業的量產經驗，如此必能快速進入世 界水準。
reliability Cd free
2004
投入廠商 Honda、Showa、
厚度、成分、製程 光學特性 2008
不同世代效能進步目標
投入廠商
2nd generation 30% 理論極限
3rd generation 55~65% Multi junction
Aoanics、Miasok
太陽能產業各世代投入人才之差異性 1st 2nd 3rd EE、phys EE、phys EE、phys + + material material + chemical Engineer
太陽能電池轉化效能
From :NREL Thomas Surek Presentation
Thin Film CIGS Solar Cells Efficiencies
Area VOC (V) 0.697 JSC (mA/cm2) 35.1 FF (%) 79.52 Efficiency (%) 19.5 CIGSe/CdS/Cell Comments
台灣與歐美日發展太陽能差異性
Materials/Process /Facilities 整合發展 台灣 具規模廠商???
歐、美、日 siemens shell
元件 、機械、設備
元件 、機械、設備，非自製 購買 turnkey
自製
Know how Patent
生產 代工低價大量生產
費用評估
• • • • • 技轉費用 設備費用 廠房設立 人員薪資 研發材料費
(cm2)
CIGSe 0.410 NREL, 3-stage process
CIGSe
0.402
0.670
35.1
78.78
18.5
CIGSe/ZnS (O,OH)
NREL, Nakada et al.
CIGS
0.409 —
0.830
20.9
69.13
12.0
Cu(In,Ga)S2/CdS Cu(In,Al)Se2/CdS CTO/ZTO/CdS/CdTe
• Back Contact :Mo
– 鉬金屬與CuInSe2容易形成歐姆接觸,使得接觸電阻小,減少電流 形成後傳輸的耗損 – 鉬具有高的光反射率,使得太陽光能反覆的在CuInSe2主吸收層被 吸收 – CuInSe2成長在鉬薄膜能形成帄整的表面,相對於成長在玻璃上, 可降低表面粗糙度
• Absorber : CIGS – 有效的吸收大部分的太陽光 – p 型CuInSe2 的陽光吸收層（Absorption Layer）
10.2*
13.1 7.3 12.8* 12.8
67.5*
64.8 52.3 46.5* 44.15
02/04
05/03 06/04 03/03 05/03
CIGS Device Structure
CIGS特性
•Cu In Se2〈CIS〉係屬直接遷移性半導體，尤其吸 光係數極大，適用於薄膜電池材料。 Cu In Se2的禁止帶幅為1eV，小於最適用於太陽電 池的1.4-1.5V，因此與Eg=1.6eV的Cu Ga Se2較高 帶幅材料形成Cu(In Ga)Se2則所謂的CIGS混晶材料 以改善此一缺點。 •隨著光電池中銦鎵含量高低，光吸收範圍也會有所 不同（約在1.02eV～1.68eV之間）
Polycrystalline Thin Film PV Modules
Company Device Aperture Area (cm2)
8390 7376 6500
Efficiency (%)
10.2* 11.7* 13.0
Power (W)
Date
Global Solar Shell Solar Wü Solar rth
CIGS CIGSS CIGS
88.9* 86.1* 84.6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05/05 10/05 06/04
First Solar
Shell Solar GmbH Antec Solar Shell Solar Showa Shell
CdTe
CIGSS CdTe CIGSS CIGS
6623
4938 6633 3626 3600
銅銦鎵硒薄膜太陽能電池 技術與市場分析
發展太陽能電池最重要三關鍵因素
不同階段著重的因素各不相同 1.研究階段(研究單位或學術單位): 效能的提昇 2.初階段產品化:可靠性(目前CIGS Solar Cell保固在3~5年) 3. 量產進入商品化階段:成本(材料成本、製程成本 Roll to Roll and Flexible Coating) Stability Reliability
• Buffer Layer : n 型或本質型CdS
– 緩衝層主要目的在改善薄膜表面型態,降低CuInSe2與ZnO間造成的 Band-offset,其造成原因為能隙值差異太大,會影響少數載子的傳 輸,使轉化效率受影響
CuInSe2的能隙值為1.04eV， CuGaSe2的能隙值為1.68eV， Cu(InGa)Se2其能 隙值可此公式增加：Eg(x)=(1-x)E g(CIS)+xE g(CGS)-bx(1-x) ，x為Ga的含量、 1-x為In的含量，b值的大小在0.15~0.24eV 在同樣化學組成1:1:2的化合物中，Cu(InGa)Se2的電洞濃度較CuInSe2增加很 多，在CuInSe2與CuGaSe2中acceptor形成的能量相似，但CuGaSe2 donor形成的 能量卻遠大於CuInSe2 Cu(InGa)Se2在相圖中1:1:2化合物的穩定相範圍增加，chalcopyrite相變得 更穩定 隨著Ga量從零增加，開路電壓Voc增加，閉路電流ISC減少，開始時太陽能電池 的效率增加，然而當Ga/(In+Ga)的量超過0.3 ，開路電壓Voc並不隨能隙值等比 例增加，原件的效率開始下降，且1:1:2的相不再呈現N-type，推斷是因為 Ga/(In+Ga)大於0.3 ，薄膜產生應變，而產生缺陷
Dhere, FSEC
CIAS
0.621
36.0
75.50
16.9
IEC, Eg = 1.15 eV
CdTe
1.03 —
0.845
25.9
75.51
16.5
NREL, CSS
CdTe
0.840
24.4
65.00
13.3
SnO2/Ga2O3/CdS/CdTe ZnO/CdS/CdTe/Metal
IEC, VTD
國外主導機構
美 NREL 歐
日 NEDO
其他
國內主導機構 中科院 核能所與第五所 工研院太電中心
工研院技術發展方向與願景
由目前願內計劃提升到爭取國家型計畫:以printing & nano名義申請,實質進行PVD 方式長膜 建立base line → Pilot Line→Production Line生產線