柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池的研究进展

详述了柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池的基本结构、器件组装与封装方式、低温沉积和Na掺杂等关键技术、实验室研究和产业化进展以及柔性基板的选材要求和分类等,分析了其研究开发面临的挑战,展望了柔性CIGS薄膜太阳电池的发展趋势。

美国XsunX公司的铜铟镓硒CIGS太阳电池

XsunX公司是美国加州一家CIGSolar开发商。CIGSolar是一种混合薄膜太阳电池的制造技术。该公司通过CIGSolar技术制成的铜铟镓硒CIGS光伏电池片经美国国家可再生能源实验室NREL鉴定，其峰值转换效率达到16．36％。

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池的碱金属掺杂工程

铜铟镓硒(CIGS)太阳电池不仅具有高吸收系数和高光电能量转换效率,而且表现出良好的稳定性和低廉的生产成本,依然是目前普遍关注的发展对象.自20世纪90年代,研究人员发现碱金属掺杂可以明显提升CIGS电池的性能,并在碱金属掺杂研究方面取得一系列突破性进展.结合本课题组的研究进展,主要介绍了其中针对碱金属掺杂引发的一些主要技术突破.同时简单介绍了碱金属掺杂的3种方法:前掺法、中掺法和后掺法,其中使用后掺法制备出的CIGS电池能够获得较高的能量转换效率.碱金属掺杂的作用机制,主要是调节CIGS吸收层的带隙和钝化薄膜中的缺陷,提高薄膜中的空穴密度,抑制吸收层内部和界面的载流子复合,最终提升太阳电池的开路电压和填充因子.同时,碱金属会影响吸收层的元素分布和微观形貌,这一方面对太阳能电池性能的影响仍存在争议.

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池发展现状及展望

文章介绍了铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的产业链结构和生产技术、工艺流程、生产设备、检测设备、主要原材料及其产供销等发展现状,并对其发展前景进行展望。

薄膜太阳能铜铟镓硒（CIGS）技术广被看好

薄膜太阳能铜铟镓硒（CIGS）因潜在的转换效率高，再加上2010年晶圆代工龙头厂台积电投资美国CIGS厂后，更促使国际各类CIGS设备、公司、技术团队纷纷向台湾诸多潜力业者毛遂自荐。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展现状以及应用前景

首先介绍了铜铟镓硒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电池的制备方法和工艺;着重阐述了工业发达国家以及相应大公司在铜铟镓硒薄膜太阳能电池方面最新进展以及发展趋势,特别介绍了一些太阳能电池的实验室样品和组件的最高光电转化效率。也对国内在此方面的研究做了简要介绍。文中最后探讨了我国发展铜铟镓硒太阳能电池的可行性和产业化前景。

前驱膜叠层及硒化升温方式对铜铟镓硒薄膜性能的影响

以钠钙玻璃为衬底,利用两靶磁控溅射的方法,选择不同的叠层方式制备铜铟镓前驱膜。然后将前驱膜放入特制的真空炉中选择不同的升温方式进行硒化退火,得到四元化合物铜铟镓硒半导体纳米薄膜,对薄膜进行各项表征。分析了前驱膜叠层及硒化升温方式对铜铟镓硒(CIGS)薄膜性能的影响,证明In/CuGa/In多层前驱膜先在250℃恒温20 min加热,再升温至560℃硒化温度30 min,能制备出较高质量黄铜矿结构的多晶薄膜,适合做CIGS太阳能电池吸收层材料。

铜铟镓硒薄膜太阳电池研究进展和挑战

铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se_(2),CIGS)太阳电池产业化受到全世界广泛关注。作为高转换效率薄膜电池,其效率可与晶硅电池相比,目前最高效率达到23.35%。对于小面积实验室电池而言,研究重点是精确控制吸收层的化学计量比和效率;对于工业化生产而言,除化学计量比和效率外,成本、重现性、产出和工艺兼容性在商业化生产中至关重要。重点介绍了不同制备工艺、吸收层组分梯度调控、碱金属后沉积处理、宽带隙无镉缓冲层、透明导电层和柔性衬底等研究进展。从CIGS电池的效率来看,将实验室创纪录的高效电池技术转移到平均工业生产水平带来显而易见的挑战。

工作气压对溅射沉积铜铟镓硒薄膜形态和光学性能的影响

采用射频磁控溅射法,通过直接溅射铜铟镓硒四元合金靶在镀有Mo背电极的soda-lime玻璃衬底上获得铜铟镓硒(CIGS)薄膜.利用X线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X线能量色散谱仪(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)研究薄膜的结构、表面形貌和组织成分的变化,并通过紫外-可见分光光度计(ultraviolet and visible spectrophotometer,UV/VIS)获得薄膜的透过率光谱,研究不同工作气压对CIGS薄膜晶体结构、表面形貌和光学性能的影响.实验结果表明:在工作气压为0.8 Pa时制得的薄膜表面均匀致密,可见光范围内透光率接近于零,nCu/nIn+Ga=0.83,nGa/nIn+Ga=0.3,nSe/nCu+In+Ga=1,证明溅射所得CIGS吸收层薄膜的性能接近高效吸收层的要求.

铜铟镓硒薄膜太阳电池发展现状

阐述了铜铟镓硒薄膜太阳电池的研究现状、发展趋势以及铜铟镓硒电池组件的产业化进展,介绍了铜铟镓硒薄膜电池,尤其是吸收层的主要制备工艺和技术关键,探讨了铜铟镓硒薄膜电池的未来研究方向。

国内首座铜铟镓硒示范建筑投用发电

11月5日,由国家能源集团和碧桂园集团合作建设的惠州潼湖科技创新小镇建筑光伏一体化(BIPV,业内通称光电建筑)科技示范项目竣工,总建筑面积5468.52m^2,采用国家能源集团拥有核心技术、自主生产的CIGS薄膜光伏组件作为建筑外装饰幕墙。项目总计使用CIGS光伏组件2037块,总装机容量为198.61kW,采用“自发自用、余电上网、就近高效利用”分布式发电模式,有效避免了地面电站占地大、储能设备造价高的问题。项目建成后,年发电量为12.3万度,可以满足建筑近10%的用电需求。

CIGS太阳电池的低成本制备工艺

目前铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的工业化生产基本采用真空技术制备,需要很大的设备投资,生产周期长,增加了生产成本。详细介绍了几种具有潜在应用前景的低成本直接制备工艺:电沉积、丝网印刷、热解喷涂。这几种方法都使用简单、快速的非真空设备,预组装成分子级别的前驱物层,经化学或热处理形成CIGS薄膜。前驱物的选择,杂相的去除,以及后处理条件是影响非真空工艺的关键因素。

薄膜太阳电池系列讲座(6) CIGS薄膜太阳电池(上)

详细介绍了CIGS薄膜太阳电池的结构和工作原理,系统叙述了不同制备方法的特点与工艺流程,以及最新技术进展与未来展望,并简单介绍了国内CIGS薄膜太阳电池的研究状况。

世界CIGS薄膜太阳能电池技术产业进展研究

利用知识图谱、文献分析等方法,分析了世界CIGS薄膜太阳能电池技术研发进展和产业发展进程,综述了CIGS薄膜太阳能电池近年来技术产业研发重点及研究进展。

玻璃衬底上RF磁控溅射CIGS薄膜的研究

采用射频磁控溅射的工艺,在玻璃衬底上制备得到了铜铟镓硒(CIGS)薄膜。讨论了衬底温度、溅射气压、退火与否对CIGS薄膜与衬底结合力、显微形貌、晶化程度及电阻率的影响。通过能谱(EDS)测试证明了溅射的CIGS薄膜Ga组分比符合高效吸收层的要求,通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)测试,证明了衬底加热溅射、溅射后450℃空气退火可以有效提高CIGS薄膜与衬底的结合并提高晶化程度。通过四探针法电阻率测试证明了低气压条件下溅射、溅射后退火可以有效降低CIGS的电阻率,通过透射光谱分析证明了CIGS薄膜对可见光有高吸收效率,适合作为太阳电池的高效吸收层。

H_2Se气体硒化中温度对CIGS吸收层特性的影响

采用H_2Se气体对铜-铟-镓金属预制层进行硒化制备铜铟镓硒(CIGS)光吸收层,研究硒化过程中温度对CIGS结晶质量及光学特性的影响。400~500℃单一温度硒化制作的CIGS薄膜的表面平整性较差,存在颗粒状聚集物。在硒化前引入200℃低温预处理过程,可提高CIGS薄膜表面的平整性和致密性。在400℃硒化后导入500℃高温热处理过程可提高CIGS的结晶质量并改善Ga元素掺入的均匀性。光学特性测量显示,优化硒化温度可降低CIGS薄膜的缺陷态,从而提高Ga元素在薄膜中的掺入效果,CIGS薄膜的光学带隙可达1.14 e V。利用CIGS薄膜制备的太阳电池光电转换效率达13.1%,开压为519 m V,有效面积为0.38 cm^2。

溅射时间对CIGS薄膜的结构及性能影响

选择铜铟镓硒(CIGS)四元合金靶材,采用一步磁控溅射法在钠钙硅玻璃衬底上制备CIGS薄膜。重点研究了溅射时间对CIGS薄膜结构及性能的影响。采用XRD、SEM、UV-Vis及四探针测试仪对薄膜进行表征。结果表明,随着溅射时间的增加,薄膜增厚,薄膜的结晶度变好,颗粒增大尺寸约1mm,电阻率明显降低,可见光的吸收系数接近105 cm-1。CIGS吸收层的性能对改善CIGS薄膜光伏电池的光转换效率非常有利。

一步闪蒸CIGS薄膜的结构及性能分析

选择铜铟镓硒(CIGS)四元化合物粉末为蒸发源物质,采用闪蒸法在钠钙硅玻璃衬底上沉积CIGS薄膜,重点研究了蒸发功率对CIGS薄膜结构及性能的影响。采用XRD、SEM、UV-vis及四探针测试仪对薄膜进行表征。结果表明,随着蒸发功率的增加,薄膜结晶度变好,颗粒尺寸变大,可见光的吸收系数接近105 cm-1数量级,而CIGS薄膜电阻率及禁带宽度的变化主要来自于薄膜组分的变化。

阳光属于每一个人 CIGS薄膜电池

太阳能是目前地球上最为丰富的能源,而近年来对于太阳能的开发利用也是空前的繁荣,造成这一现象的原因主要是来自人们环保的要求和对能源危机的预警。太阳能不仅是清洁的、取之不竭的,而且最重要的是它可以被每一个人拥有。曾有一些科学家预言过,太阳能如果可以高效使用,将改变世界格局。当前世界上的主要能源,如煤炭、石油、天然气都被世界上少数人所掌握,而太阳能无法被垄断,它属于每一个人。

某铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池项目职业病危害预评价

目的确定某铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池项目可能存在和产生的职业病危害因素,分析其危害程度,评价该项目职业病危害防护措施及其效果。方法笔者采用工程分析与风险分析相结合的方法对铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池项目进行综合分析和评价。结果该项目存在和产生的职业病危害因素有:钼及其化合物、铟及其化合物、铜烟、镉及其化合物、氨、硒化氢、硫化氢、乙硼烷、噪声、高温、激光辐射、X射线等,其中钼及其化合物、铟及其化合物、铜烟、镉及其化合物、氨、硒化氢、硫化氢的职业接触限值分别为6、0.1、0.2、0.01、20、0.15、10 mg/m^(3)。结论该项目属于职业病危害较重的建设项目,拟采取的职业病防护措施基本可行。