柔性薄膜太阳能电池的制备
柔性TiO2薄膜电极的制备方法及其对光电性能的影响
低 、制备工 艺简单 、性 能稳定等优 点，因此它 引起 各 国 科学家 的广泛关注［４ １］ － 。然而，染料敏化太阳能 电池大都
在导 电玻璃 上采用涂 敷或沉积等方法来制备纳 晶ＴＯ２ ｉ 薄 膜 电极 。但是导 电玻璃重量大 、易破碎 、不可 随意变形 等缺点给染料敏化太 阳能 电池 带来 了诸多不便【。为 了 ５ 】 克服染料敏化太 阳能 电池 的这些缺点 ， 有研 究者开始采 用柔性 导 电薄膜 取代 导 电玻璃 衬底 来制 备柔 性染 料 敏 化太 阳能 电池 ， 使染料敏化太 阳能 电池在 实用化 的进 这 程中又迈进 了一步 。而柔 性衬底不 耐高温 ， 以无法采 所 用传 统的高温烧 结的方法来制 备 ＴＯ 光 阳极 ， 因此低 ｉ２ 温制 备 ＴＯ 光 阳极成 为组装柔 性 电池 的关键 技术 。 目 ｉ２ 前低温 下制 备 ＴＯ 薄膜 的方法有很 多种 ，包括水 热结 ｉ２ 晶法 、低温 烧结 法 、 电泳 沉积 法 、机械 压膜 法 引 】
完 全平铺 ＴＯ 薄膜 ，再将 金属铂片 覆盖其上 ，即组装 ｉ２ 成 柔性染 料敏 化太 阳能 电池 。光 电流． 电压特 性 曲线 光
在 入射光强 为 １０ ０ ｍＷ／ｍ ｃ ，光照 面积 为 ｌｍ ｃ 的情况下 测 定 的。 电池 的光 电转换效 率等于 光 电流． 电压特性 光
本工 作分 别采 用 常压 水热 法和 紫外 处 理低温 烧 结
孔结构 ，不含有机物 ；紫外处理低温烧 结法制备 电极 组
装 柔性 电池 的短路 电流 为 ４９ Ａ，其光 电转换 效率 为 、 ｍ
均直 径 ２ ｎ 添加 到溶胶中配制成 均匀 的涂膜浆体 ， ５ｍ） 用
浆体 在柔性衬底 上涂敷 ＴＯ 薄膜 ，将涂 敷的薄膜 电极 ｉ２ 放入 蒸馏水中 于 １０ ０ ℃处理 ４ ，制得 水热 ＴＯ 薄膜 电 ｈ ｉ２
薄膜太阳能电池分类
薄膜太阳能电池分类薄膜太阳能电池分类21世纪初之前，太阳能电池主要以硅系太阳能电池为主，超过89%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领，但自2003年以来，晶体硅太阳能电池的主要原料多晶硅价格快速上涨，因此，业内人士自热而然将目光转向了成本较低的薄膜电池。
薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可达13%以上。
薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。
1.硅基薄膜电池硅基薄膜电池包括非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池，而目前市场主要是非晶硅薄膜电池产品。
非晶硅的禁带宽度为1.7eV，通过掺硼或磷可得到p型或n型a-Si。
为了提高效率和改善稳定性，还发展了p-i-n/p-i-n双层或多层结构式的叠层电池。
2.碲化镉（CdTe）薄膜电池碲化镉薄膜电池是最早发展的太阳电池之一，由于其工艺过程简单，制造成本低，实验室转换效率已超过16%，大规模效率超过12%，远高于非晶硅电池。
不过由于镉元素可能对环境造成污染，使用受到限制。
近年来美国FirstSolar公司采取了独特的蒸气输运法沉积等特殊措施，解决了污染问题，开始大规模生产，并为德国建造世界最大的光伏电站提供40MW碲化镉太阳电池组件。
3.铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池铜铟镓硒薄膜电池是近年来发展起来的新型太阳电池，通过磁控溅射、真空蒸发等方法，在基底上沉积铜铟镓硒薄膜，薄膜制作方法主要有多元分布蒸发法和金属预置层后硒化法等。
基底一般用玻璃，也可用不锈钢作为柔性衬底。
实验室最高效率已接近20%，成品组件效率已达到13%，是目前薄膜电池中效率最高的电池之一。
4.砷化镓（GaAs）薄膜电池砷化镓薄膜电池是在单晶硅基板上以化学气相沉积法生长GaAs薄膜所制成的薄膜太阳电池，其直接带隙1.424eV，具有30%以上的高转换效率，很早就被应用于人造卫星的太阳电池板。
薄膜太阳能电池种类
薄膜太阳能电池种类薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术，相比传统的硅基太阳能电池，薄膜太阳能电池具有更轻薄、柔性、低成本等优点。
随着科技的不断进步，薄膜太阳能电池也在不断发展和演进。
本文将介绍几种常见的薄膜太阳能电池种类。
1. 铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）铜铟镓硒薄膜太阳能电池是目前应用最广泛的薄膜太阳能电池之一。
它是由铜（Copper）、铟（Indium）、镓（Gallium）和硒（Selenium）等元素组成的薄膜材料。
CIGS薄膜太阳能电池具有高光电转换效率、良好的低光照性能和较高的稳定性。
此外，CIGS 薄膜太阳能电池制造工艺简单，可采用卷绕式生产，适用于大规模生产。
2. 钙钛矿薄膜太阳能电池钙钛矿薄膜太阳能电池是近年来兴起的一种新型薄膜太阳能电池。
钙钛矿材料具有优异的光电转换效率，可以达到甚至超过传统硅基太阳能电池的效率。
钙钛矿薄膜太阳能电池制作工艺相对简单，可以采用喷涂、印刷等低成本制备技术。
然而，钙钛矿薄膜太阳能电池的稳定性仍然是一个挑战，需要进一步的研究和改进。
3. 有机薄膜太阳能电池有机薄膜太阳能电池是一种利用有机半导体材料制作的薄膜太阳能电池。
有机薄膜太阳能电池具有柔性、轻薄、透明等特点，可以应用于更广泛的场景，如可穿戴设备、建筑外墙等。
有机薄膜太阳能电池的制备工艺相对简单，可以采用印刷、喷涂等低成本的大面积制备技术。
然而，有机薄膜太阳能电池的光电转换效率相对较低，稳定性也有待提高。
4. 硒化镉薄膜太阳能电池硒化镉薄膜太阳能电池是一种利用硒化镉材料制作的薄膜太阳能电池。
硒化镉薄膜太阳能电池具有高光电转换效率和较好的稳定性。
硒化镉薄膜太阳能电池的制备工艺相对简单，可以采用蒸镉、蒸硒等方法制备。
然而，硒化镉薄膜太阳能电池的环境友好性存在争议，因为镉元素对环境有一定的污染风险。
总结一下，薄膜太阳能电池是太阳能电池技术的重要分支，具有轻薄、柔性、低成本等优点。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池、钙钛矿薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和硒化镉薄膜太阳能电池是其中的几种常见类型。
CIS以及CIGS太阳能电池板
In性质
铟（49）是银白色并略带淡蓝色的金属 ，熔点156.61℃，沸点2080℃，密度7.3克／厘米3（20℃）。很软，能用指甲刻痕，比铅的硬度还低。铟的可塑性强，有延展性易溶于酸或碱；不能分解于水；在空气中很稳定 铟在地壳中的分布量比较小，又很分散，稀有金属。电子计算机（InSb），电子，光电，国防军事，航空航天，核工业，现代信息技术
Se性质
Se（34）一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等。光敏材料：油漆、搪瓷、玻璃和墨水中的颜色、塑料。光电池、整流器、光学仪器、光度计等。硒在电子工业中可用作光电管，在电视和无线电传真等方面也使用硒。硒能使玻璃着色或脱色，高质量的信号用透镜玻璃中含2％硒，含硒的平板玻璃用作太阳能的热传输板和激光器窗口红外过滤器。
CIS，CIGS制造技术众多，但结构相似：Cu(InGa)Se2/CdS，钼（Mo）基板
最早是用n型半导体CdS作窗口层，其禁带宽度为2.42ev，一般通过掺入少量的ZnS，成为CdZnS材料，主要目的是增加带隙。近年来的研究发现，窗口层改用ZnO效果更好，ZnO带宽可达到3.3eV，CdS的厚度降到只有约50nm，只作为过渡层。吸收层CIGS(化学式CuInGase)是薄膜电池的核心材料，属于正方晶系黄铜矿结构。作为直接带隙半导体，其光吸收系数高达105量级(几种薄膜太阳能材料中较高的)。禁带宽度在室温时是1.04eV，电子迁移率和空穴迁移率很高。
CIGS太阳电池结构—缓冲层
水溶液对CIGS表面进行腐蚀清洗去除氧化层，特别是氨水氧化层去除，促进CdS薄膜生长研究发现：CdS-ZnS合金薄膜，能提高能隙宽度，提升电池转化效率。镉毒性解决办法：替代材料：ZnS，ZnSe，InxSey，In2S3等去掉CdS层，ZnO TCO直接做在CIGS上
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％。
有机太阳能电池的高效制备
有机太阳能电池的高效制备1.引言有机太阳能电池，是一种新型的光电转换器件，具有可弯曲、透明、轻薄、低成本等优良特点，因此在可穿戴电子设备、柔性显示器材、汽车光伏等领域具有广泛应用前景。
然而，目前有机太阳能电池的效率还远低于普通硅基太阳能电池，因此如何高效制备有机太阳能电池成为了研究热点。
2.有机太阳能电池的结构有机太阳能电池由玻璃/透明导电膜、电子受体材料、电子供体材料和金属电极四部分构成。
其中，电子供体材料和电子受体材料通过界面形成PN结，通过光生电荷对的分离产生电流。
3.有机太阳能电池的制备方法（1）溶液法溶液法是目前有机太阳能电池制备过程中最常用的方法之一，其制备过程大体分为三个步骤：底部玻璃电极涂覆透明导电膜、制备电子供体膜、制备电子受体膜。
其中，电子供体和电子受体通过滴涂或者印刷等方法涂覆在透明导电膜上，待干燥后通过真空蒸发、有机分子扩散等方式将另一层材料涂覆在电子受体膜上，形成PN结。
（2）物理气相沉积法物理气相沉积法通过在真空环境下沉积材料，制备有机太阳能电池。
该方法虽然制备简单，但成本较高，且由于材料之间的匹配难度较大，效率较低。
4.有机太阳能电池效率的提高（1）物理化学方法通过引入控制界面的物理化学方法可以有效改善电荷注入和传输性质，从而提高有机太阳能电池的效率。
例如，控制材料的接面能、提高载流子传输效率等方法，都可以有效地提高有机太阳能电池的效率。
（2）结构优化通过优化有机太阳能电池的结构，可以减少反射、增强吸收光子的能力，从而提高电流密度；加强界面的活性、减少失活界面的数量，从而提高电荷分离和运输效率。
（3）新型材料开发有机太阳能电池的光吸收材料和载流子传输材料是提高电池性能的关键。
当前，研究者正在探索新型低成本有机材料和半导体纳米材料，以改善电荷输运和分离特性。
5.结论随着对有机太阳能电池材料性质、结构和效率的深入研究，有机太阳能电池的制备和效率正在不断提高。
可预见的是，随着技术的不断进步，有机太阳能电池必将在柔性电子设备、光伏汽车、建筑一体化领域等得到更广泛的应用。
薄膜发电原理
薄膜发电原理薄膜发电技术是一种利用薄膜材料将光能、热能或机械能转化为电能的技术。
薄膜发电技术具有结构简单、重量轻、灵活性强等优点，因此在可穿戴设备、智能手机、无人机等领域有着广泛的应用前景。
本文将从薄膜发电的原理入手，介绍薄膜发电技术的相关知识。
薄膜发电技术的原理主要包括光伏效应、热电效应和压电效应。
光伏效应是指当光线照射到光伏材料表面时，光子的能量被吸收并激发材料中的电子，从而产生电流。
热电效应是指当材料的一侧温度高于另一侧时，由于热电材料的特殊结构，会产生电势差，从而产生电流。
压电效应是指当材料受到外力作用时，会产生电荷分离，从而产生电流。
这三种效应是薄膜发电技术的基础，也是实现能量转化的关键。
在实际应用中，薄膜发电技术主要包括柔性太阳能电池、热电薄膜发电器和压电薄膜发电器。
柔性太阳能电池是利用光伏效应将太阳能转化为电能的装置，其主要材料为柔性薄膜材料，可以灵活地应用在各种曲面和不规则形状的设备上。
热电薄膜发电器是利用热电效应将热能转化为电能的装置，其主要材料为热电材料薄膜，可以应用在一些需要自发热的设备上，如智能温控系统。
压电薄膜发电器是利用压电效应将机械能转化为电能的装置，其主要材料为压电材料薄膜，可以应用在一些需要频繁变形的设备上，如振动传感器。
薄膜发电技术的发展受到材料科学、纳米技术和微电子技术等多个领域的影响。
随着材料科学的不断进步，新型的薄膜材料不断涌现，为薄膜发电技术的发展提供了更多可能性。
纳米技术的发展使得薄膜材料的制备和加工技术得到了极大的提升，进一步推动了薄膜发电技术的发展。
微电子技术的进步为薄膜发电器的集成化和智能化提供了技术支持，使得薄膜发电技术在智能穿戴设备、智能家居等领域有着更广阔的应用前景。
总的来说，薄膜发电技术是一种新型的能量转化技术，具有广阔的应用前景。
通过光伏效应、热电效应和压电效应，薄膜发电技术可以将光能、热能或机械能高效地转化为电能，为可穿戴设备、智能手机、无人机等设备提供持续稳定的电源支持。
NSTDA非晶硅薄膜太阳能生产工艺流程
NSTDA非晶硅薄膜太阳能生产工艺流程1. 材料准备：首先，需要准备用于制备非晶硅薄膜太阳能电池的基础材料，包括硅基底材料和各种化学溶液。
2. 清洗：将硅基底材料进行清洗，以确保表面干净无尘和油脂，以确保后续生产步骤的质量。
3. 沉积非晶硅薄膜：利用化学气相沉积（CVD）技术，在基础材料表面沉积非晶硅薄膜。
这一步骤需要精密的控制温度、压力和化学气体浓度等参数。
4. 结构化：利用光刻和蚀刻技术，将已沉积的非晶硅薄膜进行结构化，形成太阳能电池的电极结构。
5. 金属化：在结构化的非晶硅薄膜表面，沉积金属电极，以建立电池的电流传输路径。
6. 组装封装：将制备好的非晶硅薄膜太阳能电池进行组装封装，以保护电池并方便其在实际应用中的安装和使用。
整个工艺流程需要高度的技术和设备支持，以确保最终产品的质量和性能。
NSTDA非晶硅薄膜太阳能生产工艺流程是一个集成了材料科学、工艺工程、控制技术等多种学科知识的复杂工程，对工艺技术人员的要求也非常高。
通过不断的技术创新和工艺优化，可以提高非晶硅薄膜太阳能电池的效率和稳定性，促进其在可再生能源领域的应用和推广。
NSTDA（National Science and Technology Development Agency）是泰国的国家科学和技术发展机构，致力于促进科技创新和应用，以推动泰国的可持续发展。
在太阳能领域，NSTDA致力于研发和推广新型的太阳能电池技术，其中非晶硅薄膜太阳能电池就是其中之一。
非晶硅薄膜太阳能电池是一种第三代薄膜太阳能电池技术，它采用非晶硅（a-Si）材料作为光电材料，相比于传统的硅晶太阳能电池，非晶硅薄膜太阳能电池具有成本较低、柔性化、轻质化等优势，有望成为未来太阳能领域的重要技术。
其制备工艺需要精密的控制和高度的技术要求，才能实现高效的太阳能电池生产。
在制备非晶硅薄膜太阳能电池的生产工艺中，核心部分是非晶硅薄膜的沉积。
这一步骤一般采用化学气相沉积（CVD）技术，通过将气相的非晶硅物质输送到基板表面，通过化学反应形成非晶硅薄膜。
太阳能电池前后电极制备
02
化学气相沉积（CVD）
利用化学反应在基底上生成所需的薄膜。
03
喷雾热解法
将溶液喷涂在基底上，经过热解形成薄膜。
前电极性能优化方法
01
02
03
掺杂
通过掺入其他元素来改变 薄膜的电学和光学性能。
表面处理
如进行酸洗、氧化、还原 等处理，以提高薄膜的表 面粗糙度和附着力。
热处理
通过高温处理来减少薄膜 中的缺陷和杂质，提高其 电学性能。
太阳能电池前后电极 制备
目录Leabharlann • 引言 • 前电极制备 • 后电极制备 • 前后电极制备中的问题与解决方案 • 结论
01
引言
太阳能电池的概述
01
太阳能电池是一种利用太阳能光子能量将光能转换为电 能的装置，也称为光伏电池。
02
太阳能电池主要由半导体材料（如硅、铜等）制成，通 过光电效应或光伏效应将光能转化为电能。
的附着力。
后电极制备中的问题与解决方案
问题
后电极的透光率低。
问题
后电极的附着力差。
解决方案
采用具有高透光率材料，如氧化锌、 二氧化硅等，提高后电极的透光率。
解决方案
优化后电极的制备工艺，如采用热蒸 发、脉冲激光沉积等方法，增强后电 极与基底的附着力。
05
结论
前后电极制备在太阳能电池中的重要性
01 02
02 前电极制备
前电极材料的选择
金属材料
如Au、Ag、Cu等，具有良好的导电性和稳定性，是常用的 前电极材料。
透明导电氧化物（TCO）
如ZnO、SnO2等，具有较高的光学透过率和良好的电导率， 适用于薄膜太阳能电池。
前电极制备工艺
柔性透明电极的研究及其在有机太阳能电池中的应用
柔性透明电极的制备方法研究
化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积是一种常用的制备柔性透明电极的方法。该方法通过将气体化合物在高温下 裂解，然后在基底上沉积成薄膜，从而制备出柔性透明电极。这种方法具有制备出的电极 具有高导电性、高透光性和良好的机械性能等优点。
溶液法
溶液法是一种通过将导电材料溶解在溶剂中，然后将其涂抹在基底上制备柔性透明电极的 方法。这种方法具有操作简单、成本低等优点，但是制备出的电极性能相对较低。
02
为了提高电极的性能和稳定性，需要对制备工艺进行优化，如
控制薄膜的厚度、密度和粗糙度等。
优化后的柔性透明电极可以提供更好的电学和光学性能，提高
03
有机太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
04
柔性透明电极未来的研究方向及挑战
提高柔性透明电极的性能稳定性
优化材料结构
通过研发新型材料和改进材料结构，提高柔性透明电极的导电 性能和透光性能。
02
柔性透明电极的研究现状及发展趋势
柔性透明电极的材料研究
高导电性材料
柔性透明电极通常需要具有高导电性和良 好的透光性。目前，研究较多的材料包括 石墨烯、金属纳米线、导电聚合物等。这 些材料具有高电导率、良好的透光性和柔 韧性，在柔性透明电极中展现出良好的应 用前景。
VS
高稳定性材料
柔性透明电极需要承受各种环境因素的影 响，因此需要选择具有高稳定性的材料。 目前，研究较多的高稳定性材料包括金属 氧化物（如氧化锌、氧化铟等）、无机盐 （如碘化银、硫化锌等）等。这些材料具 有优异的稳定性和良好的透光性，在柔性 透明电极中具有很好的应用潜力。
物理气相沉积（PVD）
物理气相沉积是一种通过将导电材料蒸发并在基底上沉积制备柔性透明电极的方法。这种 方法具有制备出的电极性能较高、制备过程环保等优点。
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CIGS的其它制备方法
硒化 硒化工艺一般分为两步: 第一步是在基板温度低于200 ℃下将Cu- In 或者Cu- In- Ga 等预制层沉积 在基板上; 第二步是在H2Se/H2S+Ar 或Se/S 气氛中对前驱体进行热处理。 常见的有：溅射后硒化 丝网印刷后硒化 化学水浴后硒化
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窗口层AZO和ZnO的制备
此膜通过化学水浴来制备 ZnO和AZO是电池的窗口层： ZnO是用来增加电池的开路电压 的。AZO是透明度导电膜，收集 光电流
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接触层的制备（AZO）
此膜层主要采 用直流脉冲磁 控溅射的工艺 进行制备，使 用磁控溅射设 磁控溅射设 备
接触层AZO： 1）可以将金属层和吸收层隔 开，避免金属扩散到吸收层中， 影响电池的性能 2）起到背反射作用，将吸收层 未吸收的光发射回吸收层，进行 再次吸收过程
Unisolar 的镀膜装置
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窗口层——ITO
导电减反层ITO涂层，有助于收 集光电流
GLASS or PI
此膜层是通过直流脉冲溅射来完成的 ，使用磁控溅射设备来制备 磁控溅射设备来制备
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PI柔性衬底所用的设备
序号 设备名称 1 2 3 4 5 6 7 溅射设备 RF-PECVD设备 激光划线机 丝网印刷机 激光焊接或超声键合 层压机 测试仪器 作用 制作背电极AG；制作接触层AZO；制作窗口层ITO 制作吸收层N-I-P层 背电极、AZO、α-si、ITO激光划线 填涂绝缘层（将互联区域隔开）、制备栅线 用于栅线和背电极之间的相互链接 使用EVA或Tedlar将电池片将其层压封装 台阶仪、椭偏仪、XRF、四探针方块电阻仪
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CIGS柔性薄膜太阳能电池 柔性薄膜太阳能电池
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1.CIGS的电池结构 的电池结构
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碲化镉（CdTe）太阳能电池的结构
形成欧姆接触，收集 光生电流
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TCO的制备
1）SnO2：常压下雾化制 备。 2）ITO：ITO靶材溅射或反 映磁控溅射。 3）CdSnO4:Cd的氧化物与 3 CdSnO4:Cd Sn共溅射 4）ZnO：AL：大于550℃ 会丧失掺杂性
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非晶硅薄膜太阳能电池
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1.非晶硅太阳能电池的结构（柔性衬底） 非晶硅太阳能电池的结构（柔性衬底） 非晶硅太阳能电池的结构
Flexible substrate
薄膜太阳能电池
姓名：李余强 日期：2011.05. 13
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薄膜太阳能电池的种类
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柔性太阳能电池的种类
1.非晶硅薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 2. CIGS薄膜太阳能电池 薄膜太阳能电池 3.CdTe薄膜太阳能电池 3.CdTe薄膜太阳能电池 4.染料敏化薄膜太阳能电池 染料敏化薄膜太阳能电池 5.有机薄膜太阳能电池 有机薄膜太阳能电池
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CdS的制备
1）真空淀积——升华/凝结 2）电沉积 3）丝网印刷
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CdTe的制备
1）真空淀积——升华/凝结 2）电沉积 3）化学雾化 4）丝网印刷
增透膜MgF2的制备以及栅电极的制备
栅电极用来收集电流，电极热蒸 发电极
MgF2薄膜通过蒸发或溅射镀膜来实现 薄膜通过蒸发或溅射镀膜来实现
MgF2薄膜是用来增加光的入射
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电池的整个生产流程
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共蒸发工艺的方法——二步法
第一步是在衬底温度350 ℃时, 沉积第一层 第一步是在衬底温度 富铜(Cu/In>1) 的CIS 薄膜 该薄膜为低电阻 薄膜, 富铜 p 型半导体 占整层厚度的 型半导体( 占整层厚度的50.0%~66.7%) ; 第二层是在高的衬底温度450 ℃( 对于沉积 第二层是在高的衬底温度 CIGS 薄膜, 衬底温度为550 ℃) 下沉积贫铜 薄膜 衬底温度为 的CIS 薄膜, 该薄膜为中等偏高电阻的n 型 薄膜 该薄膜为中等偏高电阻的 半导体, 通过两层间扩散, 形成梯度p 型半导 半导体 通过两层间扩散 形成梯度 体
GLASS or PI
此膜层是通过RF—PECVD来完成 来完成 此膜层是通过 的，使用RF-PECVD设备 设备
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吸收层设备示意图
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2.电池结构主体的制备——背电极Mo的制备
此膜通过直流溅射来完成
MO：形成良好的欧姆 接触，收集电流，作 为电池的电极。且与 CIGS的晶格匹配较 好，热膨胀系数与 CIGS相近
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longsun
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CIGS的其它制备方法
反应溅射： 反应溅射： 反应溅射( reactive sputtering) 是在Ar- H2Se 气氛下溅射Cu、In 等 混合溅射： 混合溅射 混合溅射( hybrid sputtering, 即溅射与蒸发混合) 是在蒸发Se( 或In) 源的同 时溅射Cu( 或In) 等。 Cu( In)
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电池片的封装
和非晶硅薄膜电池片的封装类似
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CdTe薄膜太阳能电池 薄膜太阳能电池
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吸收层CIGS的制备
此膜通过共蒸发来完成
CIGS：是用来 俘获光子，将能 量转化为电能的 吸收层
longsun
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CIGS的晶胞图
闪锌矿结构
Cu In Se
金刚石结构
黄铜矿结构
longsun
Thin film solar cell
共蒸发工艺的方法——一步法
一步法是在基板温度为450~550 ℃时, 全部 一步法是在基板温度为 元素同时蒸发。在薄膜沉积过程中, 元素同时蒸发。在薄膜沉积过程中 需要调 整各元素的蒸发速率;在薄膜沉积后期 在薄膜沉积后期, 整各元素的蒸发速率 在薄膜沉积后期 要提 高In 的沉积量, 以保证薄膜表面富In。整个 的沉积量 以保证薄膜表面富 。 过程一步完成, 由于涉及的工艺参数调整 过程一步完成 比较复杂, 整个制备过程比较难以控制。 比较复杂 整个制备过程比较难以控制。
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多结结构
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2.电池发电主体的制备 背电极的制备
此膜层主要采 用直流磁控溅 射的工艺进行 制备，使用磁 磁 控溅射设备
GLASS or PI
背电极：Ag主要形 成良好的欧姆接 触，用来收集电 流，作为电池的电 极使用
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栅线的制作
栅线
收集电流用的金属栅线
GLASS or PI
采用丝网印刷的办法制作栅线， 采用丝网印刷的办法制作栅线，使用 丝网印刷机来完成
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电池片的切割以及连接
需要用到的设备有：激光划线机（非晶硅切割机、金属银切割机、TCO，ITO切 割机）、以及激光焊接或超声键合
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电池片的分装
电池片切割机：将整块电池切成所需要的尺寸 电池片之间的链接：超声焊接机 层封：将做好的电池衬底（帆布料）经卷压封装机与Tedlar层压封装 Tedlar 安装接线头或接线盒：接线盒主要是用来连出导线的,盒内有装反向二极管, 防止太阳能电池片串与串之间电流的. 再一个也要和太阳能电池相搭配, 既美观又实用,接线方便.
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缓冲层CdS的制备
此膜通过化学水浴来制备 CdS：称之为缓冲层，是因为 CIGS能带在1.0到1.4ev之间，而 ZnO和AZO达到了3.3ev，而 CdS为2.4ev用作过渡层；而且 CdS与CIGS的晶格失配比较 低；在溅射淀积ZnO的时候可以 起到保护CIGS的作用
GLASS or PI
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吸收层的制备（非晶硅）