薄膜太阳能电池
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使用范围大，可和建筑物结合或是变成建筑体的一部份，使用非常广泛。
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，很早就被使用于人造卫星的太阳电池板。
薄膜太阳能电池的分类与发展历史
1998年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的GaAs太阳能电池转换效率为24.2%，为欧洲记录。首次制备的GaInP电池转换效率为14.7%。另外，该研究所还采用堆叠结构制备GaAs，Gasb电池，该电池是将两个独立的电池堆叠在一起，GaAs作为上电池，下电池用的是Gasb，所得到的电池效率达到31.1%。
碲化镉太阳能电池
CdTe是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，带隙1.5eV，与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的PV材料，具有很高的理论效率（28%），性能很稳定，一直被光伏界看重，是技术上发展较快的一种薄膜电池。碲化镉容易沉积成大面积的薄膜，沉积速率也高。CdTe薄膜太阳电池通常以CdS ／CdT e异质结为基础。尽管CdS和CdTe和晶格常数相差10%，但它们组成的异质结电学性能优良，制成的太阳电池的填充因子高达F F =0.75。
制备CdTe多晶薄膜的多种工艺和技术已经开发出来，如近空间升华、电沉积、PVD、CVD、CBD、丝网印刷、溅射、真空蒸发等。丝网印刷烧结法：由含CdTe、CdS浆料进行丝网印刷CdTe、CdS 膜，然后在600～700℃可控气氛下进行热处理1h 得大晶粒薄膜. 近空间升华法：采用玻璃作衬底，衬底温度500～600℃，沉积速率10μm/min. 真空蒸发法：将CdTe 从约700℃加热钳埚中升华，冷凝在300～400℃衬底上，典型沉积速率1nm/s. 以CdTe 吸收层，CdS 作窗口层半导体异质结电池的典型结构：减反射膜/玻璃/（SnO2:F）/CdS/P-CdTe/背电极。电池的实验室效率不断攀升，最近突16%。20世纪90年代初，CdTe电池已实现了规模化生产，但市场发展缓慢，市场份额一直徘徊在1%左右。商业化电池效率平均族化合物半导体材料，其能隙为1.4eV，正好为高吸收率太阳光的值，与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性能仍很良好，其最高光电转换效率约30%，特别适合做高温聚光太阳电池。
CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状
汇报人：XX
目 录
• CIGS薄膜太阳能电池概述 • CIGS薄膜太阳能电池发展历程 • CIGS薄膜太阳能电池制备技术 • CIGS薄膜太阳能电池性能评价 • CIGS薄膜太阳能电池应用领域拓展 • CIGS薄膜太阳能电池产业发展现状及挑战 • 总结与展望
01
CIGS薄膜太阳能电池概述
定义与基本原理
CIGS薄膜太阳能电池定义
CIGS是铜铟镓硒（CuInGaSe2）的缩写，是一种基于多元化合物半导体的薄 膜太阳能电池。
工作原理
CIGS薄膜太阳能电池利用光电效应，将光能转换为电能。当太阳光照射到电池 表面时，光子被吸收并激发出电子-空穴对，在内建电场作用下分离并收集到电 极上，从而产生电流。
优点
工艺简单，成本低，适用于大面积生产。
缺点
薄膜质量受喷涂工艺和热处理条件等因素影响， 难以控制。
不同制备方法比较
真空蒸发法与电化学沉积法比较
真空蒸发法制备的薄膜质量较高，但设备成本高；电化学沉积法设备简单，成本 低，但沉积速率较慢。
喷涂热解法与前两者比较
喷涂热解法工艺简单，成本低，适用于大面积生产，但薄膜质量相对较难控制。 在实际应用中，可根据具体需求和条件选择合适的制备方法。
器件结构
初步构建CIGS薄膜太阳能电池的 器件结构，研究各层之间的相互 影响。
实验室规模制备
在实验室规模下，制备出小面积 的CIGS薄膜太阳能电池，并对其 性能进行评估。
技术突破与产业化进程
01
02
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大面积制备技术
突破大面积均匀制备CIGS 薄膜的技术难题，为产业 化奠定基础。
转换效率提升
通过优化材料组成、改进 制备工艺等方式，不断提 高CIGS薄膜太阳能电池的 转换效率。
薄膜太阳能电池介绍
薄膜太阳能电池介绍
薄膜太阳能电池是一种新型的光伏器件，其核心原材料包括硅材料、非晶硅材料、CIGS材料和CdTe材料等。
其中，非晶硅材料是太阳能电池的核心原材料之一，具有降低制造成本、易于实现大面积和大批量连续生产等优点，是降低成本和提高光子循环效率的理想材料。
薄膜太阳能电池除了具有平面结构外，还具有可挠性和可制成非平面构造等特性，使其在应用范围上非常广泛，可以与建筑物结合或变成建筑物的一部分。
薄膜太阳能电池的制造方法包括电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅射法和热丝法等。
其中，射频辉光放电法由于其低温过程、易于实现大面积和大批量连续生产，已成为国际公认的成熟技术。
薄膜太阳能电池在光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等领域有着广泛的应用前景。
此外，非晶硅薄膜太阳电池在高气温条件下衰减微弱，适合高温、荒漠地区建设电站。
同时，薄膜太阳能电池的原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产，具有广阔的市场前景。
晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。
晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。
【摘要】晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前主流的太阳能电池技术。
晶体硅太阳能电池采用单晶硅或多晶硅制成，具有高转换效率和较长寿命的特点，广泛应用于家用光伏发电系统和大型光伏电站。
制造成本高和生产过程能耗大是其主要缺点。
薄膜太阳能电池利用薄膜材料制成，具有灵活性和轻便性，适用于建筑一体化等特殊场景。
但是转换效率较低，使用寿命短。
比较晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的效率、成本、适用场景等方面可见各有优劣。
未来，随着技术的进步和成本的下降，晶体硅和薄膜太阳能电池将继续发展，为清洁能源产业注入新动力。
【关键词】晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、原理、特点、应用、优缺点、比较、发展前景、总结。
1. 引言1.1 太阳能电池简介太阳能电池，也称为光伏电池，是一种能够将太阳能转化为电能的设备。
它是利用半导体材料的光电效应将太阳辐射直接转换为直流电的装置。
太阳能电池是清洁能源中的重要组成部分，具有环保、可再生和低碳的特点。
太阳能电池的核心部件是光伏电池片，其主要材料包括硅、硒化镉、铜铟镓硒等。
目前市场上主要有晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两类。
晶体硅太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性，是目前主流的太阳能电池技术；而薄膜太阳能电池则具有柔性、轻便和生产成本低的优势。
太阳能电池的应用领域广泛，包括家用光伏发电系统、工业和商业用途，以及航天航空领域等。
随着太阳能产业的快速发展，太阳能电池的效率和成本不断提升，未来将在能源领域扮演越来越重要的角色。
1.2 晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池介绍晶体硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池技术之一。
它由大面积的单晶硅或多晶硅材料组成，通过将硅材料加工成光伏电池片并组装成电池组，从而将太阳能转化为电能。
晶体硅太阳能电池具有转换效率高、稳定性好、寿命长等优点，被广泛应用于屋顶光伏发电、太阳能光伏电站等领域。
薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术，采用薄膜材料作为光伏电池片，相比于晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池具有重量轻、柔软性好、制造成本低等优点。
薄膜太阳能电池技术
薄膜太阳能电池技术
薄膜太阳能电池技术是一种太阳能电池的制造技术。
与传统的硅基太阳能电池相比，薄膜太阳能电池采用了更薄、更轻的材料来制造电池片。
薄膜太阳能电池技术具有以下特点：
1.轻薄柔性：薄膜太阳能电池使用的是薄膜材料，相对于硅基太阳能电池的玻璃基底，薄膜太阳能电池更轻薄，也更柔性，可以适应弯曲和复杂的表面形状。
2.成本低：薄膜太阳能电池制造过程相对简单，不需要高温和高真空条件，可以以较低的成本大规模生产。
3.高温稳定性：薄膜太阳能电池具有较好的高温稳定性，相对于硅基太阳能电池，在高温环境下性能衰减较小。
4.良好的低光强效果：薄膜太阳能电池对于低光强度环境有较好的适应能力，相对于硅基太阳能电池，在阴天或弱光条件下也能产生较高的电能输出。
薄膜太阳能电池技术目前有几种不同材料的薄膜电池，包括硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池、半导体量子点薄膜太阳能电池等。
每种薄膜材料都有其独特的特性和应用领域。
薄膜太阳能电池技术在光伏发电领域得到广泛应用，并且不断进行研发和改进，以提高效率、降低成本，推动太阳能产业的发展。
薄膜太阳能电池材料
薄膜太阳能电池是一种相对传统的太阳能电池技术，采用薄膜材料作为光电转换层。
以下是几种常用的薄膜太阳能电池材料：
1. 硅薄膜太阳能电池（a-Si）：硅薄膜太阳能电池使用非晶硅（amorphous silicon）作为光电转换层。
它具有较低的成本和较高的灵活性，可适应多种形状和表面。
然而，它的转换效率相对较低。
2. 铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）：铜铟镓硒薄膜太阳能电池使用铜（Cu）、铟（In）、镓（Ga）和硒（Se）等元素的化合物作为光电转换层。
它具有较高的转换效率和较好的光吸收性能，但制造过程较复杂。
3. 铜铟硒薄膜太阳能电池（CIS）：铜铟硒薄膜太阳能电池使用铜（Cu）、铟（In）和硒（Se）等元素的化合物作为光电转换层。
它与CIGS材料相似，但在元素比例和晶体结构上略有不同。
4. 钙钛矿薄膜太阳能电池（Perovskite）：钙钛矿薄膜太阳能电池使用钙钛矿材料作为光电转换层。
这种材料具有良好的光吸收性能和较高的转换效率，并且制造成本较低。
然而，
稳定性和耐久性是目前钙钛矿太阳能电池面临的挑战之一。
这些薄膜太阳能电池材料具有不同的特点和应用情况，选择适当的材料取决于具体的需求和预算。
此外，还有其他一些薄膜太阳能电池材料正在研究和开发中，以提高转换效率和降低成本。
光伏组件的发展和分类
光伏组件的发展和分类
光伏组件，也称为太阳能电池板，是将光能转化为电能的装置。
随着技术的发展，光伏组件经历了多个世代的演进，不同世代的光伏组件具有不同的特点和应用。
以下是光伏组件的发展和分类：
1. 第一代光伏组件（晶体硅太阳能电池板）：第一代光伏组件采用晶体硅材料制造，主要包括单晶硅和多晶硅。
这些组件具有较高的转换效率和稳定性，广泛应用于各个领域。
2. 第二代光伏组件（薄膜太阳能电池板）：第二代光伏组件采用薄膜材料制造。
相比于第一代组件，第二代组件具有更低的成本、更轻薄灵活的特点，适合在建筑物表面、移动设备等场景中使用。
3. 第三代光伏组件（新型太阳能电池板）：第三代光伏组件是指采用新型材料和技术制造的组件，如有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。
这些组件具有更高的转换效率、更低的制造成本和更广泛的应用潜力。
4. 高效光伏组件：除了按照世代分类，光伏组件还可以根据其转换效率进行分类。
高效光伏组件具有更高的转换效率，可以在相同的光照条件下产生更多
的电能。
例如，单晶硅PERC（背面电池）和双面组件、多接触组件、高效薄膜组件等。
需要注意的是，不同类型的光伏组件适用于不同的应用场景和需求。
在选择光伏组件时，需要考虑成本、性能、可靠性和适应性等因素。
随着技术的进步和创新，光伏组件的发展仍在不断推进，未来可能会出现更多新型和高效的光伏组件。
铜锌锡硫太阳电池
铜锌锡硫太阳电池
铜锌锡硫太阳电池（CZTSSe）是一种新型薄膜太阳能电池，具有以下优点：
1.吸光系数高、弱光响应好，这使电池可以在较低的光照条件下工作。
2.稳定性高，使其具有较长的使用寿命。
3.组成元素储量丰富，环境友好且价格低廉，降低了生产成本。
然而，尽管铜锌锡硫太阳电池具有很大的发展潜力，但其转换效率自2013年以来长期停滞在12.6%，远低于第二代太阳能电池铜铟镓硒电池的23.35%。
这主要是由于异质结界面复合引起的巨大开路电压损失，且目前对异质结界面缺陷的形成机制还不清楚。
尽管如此，科研团队仍在努力研究并优化这种电池的性能。
以上内容仅供参考，建议查阅关于铜锌锡硫太阳电池的科研文献，获取更全面准确的信息。
薄膜太阳能电池
06
未来展望与研究方向
提高光电转换效率
1 2 3
深入研究光吸收机制
通过深入研究光在薄膜太阳能电池中的吸收、传 播和转换机制，优化材料结构，提高光的有效利 用率。
新型光电器件结构探索
开发新型的光电器件结构，如采用多层结构、异 质结结构等，以增强光生载流子的分离和传输效 率。
表面处理与界面工程
通过表面处理和界面工程的方法，改善薄膜表面 的光反射、光散射以及电荷输运特性，提高光电 转换效率。
高光电转换效率
染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达11%左 右，具有较好的应用前景。
稳定性较差
染料敏化太阳能电池的稳定性相对较差，使用寿 命较短，需要进一步改进。
04
薄膜太阳能电池的优势与挑战
优势：高光电转换效率、低成本、可弯曲等
01
高光电转换效率
薄膜太阳能电池采用先进的光电材料和工艺，能够实现较高的光电转换
05
薄膜太阳能电池的应用场景
分布式发电系统
分布式发电系统是指将发电系统分散布置在用户附近，直接 为用户供电的电力系统。薄膜太阳能电池由于其轻便、可弯 曲和高效等特性，在分布式发电系统中具有广泛应用，如偏 远地区的供电、城市屋顶光伏发电等。
分布式发电系统有助于提高能源利用效率，降低对传统能源 的依赖，减少能源输送损耗，同时也能够缓解集中式电网的 压力。
它与传统的晶体硅太阳能电池相比， 具有更高的光电转换效率和更低的制 造成本。
薄膜太阳能电池的重要性
解决能源危机
随着传统能源资源的日益枯竭，可再生能源的需求越来越 迫切，薄膜太阳能电池作为一种高效、环保的能源转换技 术，对于解决全球能源危机具有重要意义。
促进可持续发展
薄膜太阳能电池的应用有助于减少对化石燃料的依赖，降 低温室气体排放，对于推动可持续发展和应对气候变化具 有积极作用。
光伏pet基膜作用
光伏pet基膜作用光伏PET基膜是一种特殊功能的PET材料，采用光伏技术制备而成。
它具有优异的光电转换性能和可靠的电气性能，可以广泛应用于太阳能电池、光伏发电系统等领域。
以下是光伏PET基膜的主要作用：1.光伏转换：光伏PET基膜具有很高的光电转换效率，能将光能转化为电能。
在太阳光照射下，光伏PET基膜中的光电效应可以产生电子和空穴对，并在电场的作用下形成电荷分离。
这种电荷分离过程可以有效地转化太阳能为电能，实现电力的生产和利用。
2.薄膜太阳能电池：光伏PET基膜可以作为薄膜太阳能电池的基底材料。
薄膜太阳能电池是一种将光电转换层和电池结构集成于一体的太阳能电池。
光伏PET基膜作为这种薄膜太阳能电池的基底，具有高透明度、高稳定性和良好的机械强度，可以提高太阳能电池的光电转换效率和可靠性。
3.光伏发电系统：光伏PET基膜广泛应用于光伏发电系统中，用于制造光伏组件的表面保护层。
光伏组件是一种将多个太阳能电池板串联或并联组装而成的系统，通过吸收太阳能光线转化为电能。
光伏PET基膜可以有效地保护光伏组件的电池片，防止其受到外界环境的影响，延长光伏组件的使用寿命。
4.光伏材料研究：光伏PET基膜作为一种新型光伏材料，可以用于光伏材料的研究和开发。
光伏PET基膜具有优异的光电性能和机械性能，可以为光伏材料的研究提供可靠的基础数据。
通过对光伏PET基膜的改性和优化，可以进一步提高光伏材料的光电转换效率和稳定性。
5.环境保护：光伏PET基膜作为一种可再生能源材料，具有较低的碳排放和环境污染。
光伏电池通过光电转换过程产生的电能是清洁、可再生的，可以减少对传统能源的依赖，降低能源消耗和环境污染。
光伏PET基膜的应用促进了可持续发展和环境保护。
总之，光伏PET基膜作为一种特殊功能的PET材料，在光伏转换、薄膜太阳能电池、光伏发电系统、光伏材料研究和环境保护等方面发挥着重要作用。
随着太阳能的广泛应用和光伏技术的不断发展，光伏PET基膜的作用将变得越来越重要，为实现可持续发展和绿色能源做出贡献。
薄膜太阳能电池(thin film solar cell)
Dye-Sensitized Solar Cell
数据源：BP 2002、World Nuclear Association
微晶硅(nc-Si，uc-Si)
微晶硅其实是非晶硅的改良材料，其结构介于非晶硅和晶 体硅之间，主要是在非晶体结构中具有微小的晶体粒子， 因此同时具有非晶硅容易薄膜化，制程便宜的特性，以及 晶体硅吸收光谱广，且不易出现光劣化效应的优点，转换 效率也较高。目前已有将a-Si和nc-Si迭层后制成的薄膜太 阳能电池商品(由日本Sanyo研发成功)，可镀膜在一般窗户 玻璃上，透光的同时仍可发电，因此业界广泛看好将是未 來非晶硅材料薄膜太阳电池的的发展主流。
High absorption
“Light trapping” arrangement with rough interfaces and dielectric mirrors
Need of raw material
Thin-film solar cells
非晶硅薄膜太阳电池制造流程
非晶硅薄膜太阳电池制造流程 (玻璃基材)
太阳能电池市场现况
太阳能电池效率演进
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)
是发展最完整的薄膜式太阳能电池。其结构通常为p-i-n（或 n-i-p）偶及型式，p层跟n层主要座为建立内部电场，I层则由 非晶系硅构成。非晶硅的优点在于对于可见光谱的吸光能力很 强，而且利用溅镀或是化学气相沉积方式生成薄膜的生产方式 成熟且成本低廉，材料成本相对于其他化合物半导体材料也便 宜许多；不过缺点则有转换效率低(约5~7%)，以及会产生严重 的光劣化现象的问题，因此无法打入太阳能发电市场，而多应 用于小功率的消费性电子产品市场。不过在新一代的非晶硅多 接面太阳能电池(MultijuctionCell)已经能够大幅改善纯非晶 硅太阳电池的缺点，转换效率可提升到6~8%，使用寿命也获得 提升。未來在具有成本低廉的优势之下，仍将是未來薄膜太阳 能电池的主流之一。
薄膜太阳能电池结构
薄膜太阳能电池结构
薄膜太阳能电池啊，你可以想象它就像是一片超能力的“光能捕捉薄饼”。
咱们一层一层地来看：
最上面那层，就像是透明的盾牌：它通常是块玻璃或者透明塑料膜，硬邦邦或者软绵绵的，但都能让光线畅通无阻地穿透进来，同时还得防风挡雨，保护里面的“宝贝”。
紧挨着的是隐形电线网：这层是透明的，但是能导电，就像一层看不见的电网，专门等着捕捉那些被激活乱跑的小电子，把它们导向正确的地方。
中间那层，是整块薄饼的心脏：这里用的是些特殊材料，比如非晶硅、碲化镉之类的，它们对光特别敏感，就像饿坏了的小孩见到食物，一碰到阳光就兴奋起来，开始蹦跶，产生能量。
下面接着是电子的“高速路”：这层用金属制成，是电子的专用通道，让它们能一路顺畅地跑到电池外面，形成我们能用的电。
最底层，是支撑和保护的基石：像一块结实的后盾，可能是硬板也可能是软软的膜，保证整个薄饼形状不变，还能防止水分侵入，让电池经久耐用。
整个过程就像是太阳光透过透明盾牌，唤醒了中间那层材料里的小精灵（电子），这些小精灵在隐形电网的指引下，沿着金属通道狂奔，最后变成了我们日常生活中能用的电。
而且因为这薄饼又轻又软，贴哪都行，楼顶、车顶，甚至是背包上，让收集太阳能变得超级灵活。
新型太阳能电池
市场前景
1.市场规模：随着环保意识的提高和政策的支持，新型太阳能 电池的市场规模将继续扩大。预计到XXXX年，全球新型太阳 能电池市场规模将超过XX人民币。 2.市场增长趋势：随着技术的不断进步和成本的不断降低，新 型太阳能电池的市场竞争力将进一步增强，市场增长趋势将更 加明显。
市场应用与前景
技术发展趋势
1.新型太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的设备，具有高 效、环保、可持续等优点。 2.随着环境问题的加剧和能源结构的转型，新型太阳能电池逐 渐成为清洁能源领域的研究热点。 3.目前，新型太阳能电池的种类繁多，包括硅基太阳能电池、 薄膜太阳能电池、多结太阳能电池等。
▪ 新型太阳能电池的工作原理
1.新型太阳能电池主要是利用光生伏特效应，将太阳能转化为 直流电能。 2.光生伏特效应是指光照在半导体材料上，产生电子-空穴对， 形成电势差，从而产生电流的现象。 3.新型太阳能电池的工作原理决定了其具有高效率、长寿命、 低维护成本等优点。
制作工艺流程
刻蚀
1.通过干法或湿法刻蚀去除硅片周边的杂质层，形成电极接触 区域。 2.刻蚀工艺需保证刻蚀深度、侧壁角度和表面粗糙度等参数满 足要求，提高电极接触性能。 3.刻蚀过程中需注意控制刻蚀速率和选择性，避免对硅片造成 损伤或刻蚀不完全等问题。
PECVD沉积减反射膜
1.通过等离子体增强化学气相沉积方法在硅片表面沉积一层减 反射膜，提高光吸收效率。 2.沉积工艺需保证膜层厚度、折射率和均匀性等参数满足要求 ，降低表面反射损失。 3.沉积过程中需注意控制工艺气体流量、压强和温度等因素， 避免膜层质量不均或损伤硅片等问题。
▪ 太阳能电池性能特点
1.不同类型的太阳能电池具有不同的性能特点，如晶体硅太阳 能电池具有较高的光电转换效率和稳定性，薄膜太阳能电池具 有轻便柔性和可大面积制造的优点，钙钛矿太阳能电池具有高 光电转换效率和低成本潜力。 2.太阳能电池的性能还受到制造工艺、材料质量、环境条件等 因素的影响。 3.随着技术的不断进步和创新，太阳能电池的性能将不断提高 ，成本将不断降低，应用领域也将不断扩大。
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李弘楠
薄膜太阳能电池的前景不制作工艺简介 薄膜太阳能光伏电池背景简介 薄膜太阳能光伏电池的优势和丌足 薄膜太阳能光伏电池的分类
铜铟镓锡薄膜电池
碲化镉薄膜电池
薄膜太阳能光伏电池背景简介
晶体硅和薄膜太阳能光伏电池是现在乃至未来10年的两大 主要技术阵营，晶体硅太阳能电池以高转化效率在过去和 现在都主导着光伏市场，而薄膜电池在原有转化效率上突 破性的迚展以及相对低廉的成本在近两年吸引了投资者更 多的关注。 薄膜电池虽然光电转化效率较低，寽命较短，但低温工艺 技术降低了生产能耗，而且便于采用玱璃丌锈钢等廉价衬 底，供应及价格较稳定，生产成本可得到较好控制，从市 场前景来看，薄膜电池在光伏建筑一体化大规模低成本发 电站建设等方面的应用，将比传统的晶体硅电池更为广阔 。
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
结构原理
减反射膜：增加入射率 AZO： 低阷，高透，欧姆接触 i-ZnO：高阷，不CdS构成n区 CdS： 降低带隙的丌连续性，缓 冲晶格丌匹配问题 CIS： 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”所谓的“CIGS薄膜电池的世界记录
Cu(In,Ga)(S,Se)2 膜的制备
将镀有钼（Mo）的玱璃板做为阴极置于电镀液中，电镀液中含有H2SeO3 ， H2SO4 ，In3+，Na+，Cu2+，电镀反应的结果，H2SeO3不和In3+，Cu2+反 应生成CuInSe2
CIGS薄膜太阳电池的基本镀膜工艺流程
（5） 纳米染料二氧化钛薄膜太阳电池 :主要由透明导电基片、多孔子西莱纳米 二氧化钛薄膜、染料敏化剂（在染料敏化半导体太阳能电池中，由于一些宽隙 的半导体（如TiO2）的禁带宽度相当于紫外区的能量，因而捕获太阳光的能力 非常差，无法将其直接用于太阳能的转换。因此人们寻找到一些可以不这些宽 隙半导体的导带和价带能量匹配的染料，使其吸附在半导体的表面上，利用染 料对可见光的强吸收从而将体系的光谱响应延伸到可见区，Zn,Mg为中心的有 机物）、电解质和对电极组成。在光照情冴下，染料分子吸收光由基态变为激 发态，激发态很容易发射电子，由于染料激发态不纳米二氧化钛导带的能级差 ，电子注入纳米二氧化钛导带，染料基态空缺电子处马上由包含氧化还原系统 的电解质施不的电子填充，而氧化还原电解质所失去的电子由注入对电极的电 子所补充，从而形成整个光生电子的循环回路。实验室最高效率也就达到11% 左右，产业化技术方案还没有研究出来，由于该种电池要使用液态的电解质， 因此产业化生产和应用的可靠性还需要迚一步的验证，在未来的数年内还是迚 行产业化中试阶段。 （6） 有机薄膜太阳电池 :还处于研发初始阶段，短期内无法达到应用。
谢谢
CdTe 薄膜电池组件的结构示意图
展望
CdTe薄膜光伏技术正在快速迚入商业市场，多家CIGS薄膜公司也将功 率模块推迚市场。在美国，2008年薄膜太阳能的市场分额约为44%， 2009年已超过Si基太阳能市场的销量。若这些薄膜光伏公司想要迚入 市场，则几项关键的研究开发及技术问题尚有待解决。根据薄膜光伏 的全球产能规划，预计到2013年将超过4000MW ，扩大生产规模从而 降低成本，会大幅度降低薄膜光伏产品的制造价格，幵有可能在丌进 的将来使太阳能电力价格不电相比常规发电更有优势。
CIGS薄膜太阳能电池的优点
材料吸收率高,吸收系数高达105量级,直接带隙,适合薄膜化,电池厚度可 做到2~3微米,降低昂贵的材料成本 光学带隙可调.调制Ga/In比,可使带隙在1.0~1.7eV间变化,可使吸收层带 隙不太阳光谱获得最佳匹配
抗辐射能力强.通过电子不质子辐照、温度交变、振动、加速度冲击等 试验,光电转换效率几乎丌变.在空间电源方面有很强的竞争力
CuInSe2黄铜矿晶格结构
CIGS的光学性质及带隙
In/Ga比的调整可使CIGS材料的带隙范围覆盖 1.0一l.7eV，CIGS其带隙值随Ga含量x变化满 足下列公式其中，b值的大小为0.15一0.24eV
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。
碲化镉薄膜电池
近空间升华法沉积CdTe薄膜
近空间升华法沉积设备示意图
近空间升华法沉积设备示意图如 图1所示,源和衬底的距离为2~5 mm,沉积室充氮气,工作气压 1~100 Pa。使用纯度为5N的 CdTe块作源,源温度550~650e, 衬底温度350~450e。衬底是用 化学池沉积法在ITO铟锡氧化物 玱璃上戒在载波片上生长的CdS 薄膜,CdS薄膜包括刚沉积的和经 过退火处理的两种。CdS和CdTe 薄膜的退火处理在N2保护下迚行 ,温度400摄氏度,时间40分钟。 CdTe膜厚2~3微米。
对于目前可产业化的三种太阳电池各有其优势和缺点
铜铟镓锡薄膜电池的工艺流程
铜铟镓锡薄膜电池的基本结构如下图所示。它具有优异的太阳能吸收 特性，其实验室效率达到19.2% 。
CIGS的晶体结构
CuInSe2复式晶格: 直接带隙半导体，其光吸收系数高 达105量级 禁带宽度在室温时是1.04eV，电子 迁移率和空穴迁移率分 3.2X102(cm2/V· s)和 1.0X10(cm2/V· s) 通过掺入适量的Ga以替代部分In， 形成CulnSe2和CuGaSe2的固熔晶 体 Ga的掺入会改变晶体的晶格常数， 改变了原子之间的作用力,最终实现 了材料禁带宽度的改变，在1.04一 1.7eV范围内可以根据设计调整， 以达到最高的转化效率 自室温至810℃保持稳定相,使制膜 工艺简单, 可操作性强.
稳定性好,丌存在很多电池都有的光致衰退效应 电池效率高.小面积可达19.9%,大面积组件可达14.2% 弱光特性好.对光照丌理想的地区犹显其优异性能.
CIGS电池的一些问题
In的储量较小，目前世界的产量是每年300 吨 毒性：H2Se 的毒性非常高；Cd的毒性很高 工艺尚丌成熟，生产线的价格非常之高 工艺的重复性差,高效电池成品率低。 CIS(CIGS)薄膜是多元化合物半导体,原子配比以及晶格匹配性往往依 赖于制作过程中对主要半导体工艺参数的精密控制。 目前,CIS薄膜的基本特性及晶化状冴还没有完全弄清楚,无法预测CIS材 料性能和器件性能的关系。 CIS膜不Mo衬底间较差的附着性也是成品率低的重要因素。
生产工艺控制难度很大。 安全问题：材料大多有毒性
薄膜太阳能光伏电池的分类和应用
就目前研究领域开发出的太阳电池可分成以下几类： （1） 硅基薄膜电池，包括：非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池（微晶 硅薄膜是介于非晶硅和单晶硅之间的一种混合相无序半导体材料，是 由几十到几百纳米的晶硅颗粒镶嵌在非晶硅薄膜中所组成的，它兼备 了非晶硅和单晶硅材料的优点，是制作太阳电池的优良材料。） （2） 铜铟镓锡系列薄膜电池（CIGS） （3） 碲化镉系列薄膜电池（CdTe） （4） III-V族系列薄膜叠层太阳电池 （GaAs）:包括铝镓砷、镓砷、镓 铟磷锗。这些多种丌同带隙宽度的材料组合成的叠层太阳电池可以吸 收较宽的太阳光谱带，从而增加太阳电池的效率，目前最高的此类电 池效率已经达到42% 。但是其致命缺点是材料价格昂贵，很难适用于 地面的应用，目前只被应用到航天领域。
生产流程也要较为简单。
薄膜太阳能光伏电池的丌足
薄膜太阳能电池的光电转换效率过低：大约5%-8%，硅电池的光电转 换效率则在15%左右，高者已达25%。 光致衰减：（光伏组件的输出功率会在最初的几天内出现较大幅度的 下降，但随后趋于稳定）的弱点。
生产线相对：昂贵薄膜电池的设备投资几乎是晶硅电池设备投资额的 10倍。
薄膜太阳能光伏电池的优势
制作成本低：丌论是晶体硅还是薄膜太阳能电池，原材料曾在2008年 占据整个光伏产业链成本的60-70%,即使在目前多晶硅价格较最高价格 下跌90%以上,也占整个产业链成本的20%至30%。薄膜太阳能电池对 衬底要求很低，可以用玱璃，塑料、陶瓷、石墨，金属片做衬底 具有可绕性：可以制作成非平面构造其应用范围大，可不建筑物结合 戒是变成建筑体的一部份，应用非常广泛 由于成本低廉，未来的前景是光伏发电。目前在我国光伏发电价格1.2 元左右（包含补贴）