CIGS 柔性薄膜太阳能电池板
基于CIGS薄膜的太阳能电池综述
FROM:June 2003 • NREL/SR-520-34314
Tolerance of Three-Stage CIGS Deposition to Variations Imposed by Roll-to-Roll Processing
3-stage process
(InGa)2Se3预制层
硒化法(Selnization)
H2Se剧毒，易挥发！
PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS: RESEARCH AND APPLICATIONS Prog. Photovolt: Res. Appl. 2004; 12:93–111 (DOI: 10.1002/pip.527)
升降温时间长，能耗多
电化学沉积（Example）
值：adjusted to 8.5, using HNO3 and NaOH ； • PH PH值 • 祛氧气：bubbling argon gas for 5 min；
From:J Solid State Electrochem (2007) 11:407–412 DOI 10.1007/s10008-006-0162-7
当前研究方向
热点二
Cd-free缓冲层的探索
Cd-free缓冲层的探索
�用ZnS、InS等材料替代CdS
FROM:1 March 8, 2005 Alternative Junctions Subteam Alternative Junctions Subteam Report by Jim Sites
当前研究方向
热点一
电池的理论研究 CIGS CIGS电池的理论研究
结构方面
采用第一性原理（First Principle）的计 算，如CIGS各种化合物的形成能。CIGS四 元相图的标定 。
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
03
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。
CIGS薄膜太阳能电池
二、铜铟硒（CIS）薄膜太阳能电池(diànchí)介绍 三、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池(diànchí)介绍
精品文档
一、第三代太阳能电池(diànchí) 学术界和产业界普遍认为太阳能电池(diànchí)的发展已经进入了
第三代。第一代为单晶硅太阳能电池(diànchí)，第二代为多晶硅、非晶 硅等太阳能电池(diànchí)，第三代太阳能电池(diànchí)就是铜铟镓硒 CIGS(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池(diànchí)及薄膜Si系太阳能 电池(diànchí)。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池(diànchí)是多元化合物薄膜电池 (diànchí)的重要一员，由于其优越的综合性能，已成为全球光伏领域研 究热点之一。
按
硅基太阳能电池 主要:GaAs CdS CIGS
制
备
多元化合物薄膜
材
太阳能电池
料 的
有机聚合物太阳
目前,综合性能最好 的薄膜太阳能电池
不
能电池
同
纳米晶太阳能电池
• 大规模地成本发电站
• 1996年美国APS公司在美国加州建了一个400千瓦的 非晶硅电站,引起光伏产业振动。
• Mass公司(欧洲第三大太阳能系统(xìtǒng)公司)去 年从中国进口约5MWp的非晶硅太阳能电池。
• 日本CANECA公司年产25MWp的非晶硅太阳能电池大部 分输往欧洲建大型发电站(约每座500KWp-1000KWp)。
• 上海尤力卡公司曾在中国甘肃省酒泉市安装(ānzhuāng) 一套6500瓦非晶硅太阳能电站，其每千瓦发电量为 1300KWh，而晶体硅太阳电池每千瓦的年发电量约为 1100-1200KWh。非晶硅太阳电池显示出其极大的使用 优势。下图为该电站的现场照片，第一代非晶硅太阳 电池的以上优点已被人们所接受。2003年以来全世界 太阳能市场需求量急剧上升，非晶硅太阳电池也出现 供不应求的局面。
cigs薄膜太阳能电池生产流程
cigs薄膜太阳能电池生产流程英文回答：CIGS Thin Film Solar Cell Manufacturing Process.CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) thin film solar cells are a type of photovoltaic cell that convertssunlight into electricity. They are made of a thin layer of CIGS material deposited on a substrate, typically glass or metal. CIGS solar cells are lightweight, flexible, and efficient, making them a promising technology for widespread use in solar energy applications.The manufacturing process of CIGS thin film solar cells involves several steps:1. Substrate preparation: The substrate is cleaned and prepared to receive the CIGS layer. This may involve etching or other surface treatments.2. CIGS deposition: The CIGS layer is deposited using a variety of techniques, including physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), and sputtering.3. Buffer layer deposition: A buffer layer is deposited on top of the CIGS layer. This layer helps to protect the CIGS layer from oxidation and other environmental factors.4. Front contact deposition: A front contact is deposited on top of the buffer layer. This contact collects the electricity generated by the solar cell.5. Back contact deposition: A back contact is deposited on the back of the substrate. This contact provides a path for the electricity to flow out of the solar cell.6. Encapsulation: The solar cell is encapsulated in a protective material, such as glass or plastic. This protects the solar cell from the elements and ensures its long-term durability.CIGS thin film solar cells are a promising technologyfor widespread use in solar energy applications. They are lightweight, flexible, and efficient, and they can be manufactured at a relatively low cost. As the technology continues to develop, CIGS solar cells are likely to become increasingly competitive with other types of solar cells.中文回答：CIGS 薄膜太阳能电池生产流程。
cigs太阳能
所谓第三代太阳能电池就是高效、低成本、可大规模工业化生产的
铜铟镓硒(CIGS)等化合物薄膜太阳能电池（注：第一代为单晶硅太
阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等低成本太阳能电池）。
考虑太阳能为绿色的能源和环境驱动因素,发展前景将会十分广阔。
PN结型太阳能电池结构与原理
耗尽区 P区 N区 P区 空间电荷区 N区
CIGS薄膜太阳能电池板实物图
CIGS太阳能电池研究背景
在20世纪90年代, CIGS薄膜太阳能电池得到长足的发展, 日本NEDO
（新能源产业技术开发机构）的太阳能发电首席科学家东京工业大 学的小长井诚教授认为: 铜铟镓硒薄膜太阳能电池是第三代太阳能 电池的首选, 并且是单位重量输出功率最高的太阳能电池。
2 少In、Ga或无Jn、Ga新技术的研究
从原材料的稀缺角度考虑，人们担心In的稀有会限制CIGS薄膜电池的长期发展。
3 叠层电池的研究
常规提到的CIGS薄膜太阳电池属于单结电池。单结太阳电池由于禁带宽度的限制，其开 路电压和短路电流难以兼顾，在实现光电转换的过程中，存在着固有的损失。
以上问题还有待我们去解决！
5 弱光发电性能好
弱光发电不容忽视，与不同类型太阳电池相比，CIGS太阳电池有着突出的表现。在晨昏时 节、阴天冬季，仍具有相当的发电能。
6 抗辐照能力强
CIGS材料的Cu迁移和点缺陷反应的动态协同作用导致受辐射损伤的电池具有自愈合能 力，这就保证了CIGS太阳电池在强辐射情况下的良好反应。
7 外观漂亮
结构原理
Mo 要求： 1.与CIGS形成良好欧姆接触 2.与CIGS的晶格失配较小且 膨胀系数与CIGS比较接近 3.较好的反光性能 4.电阻率小且与玻璃基板的附着性好
cigs薄膜太阳能电池工作原理
cigs薄膜太阳能电池工作原理
薄膜太阳能电池是一种轻薄、灵活、高效的太阳能转换设备，其工作原理基于薄膜太
阳能电池产生的光电效应。
该电池由多个薄膜层叠构成，在光照条件下，太阳能会激发电
池中的光敏材料，产生光电子和空穴，然后被电场引导到电池两侧的电极上，形成电流。
1.光吸收：在薄膜太阳能电池中，光线通过厚度仅有几微米的薄膜层，直接被吸收并
转化为电能。
2.载流子的产生：当光线进入电池的吸收层时，吸收层内的半导体材料将能量吸收，
并通过光电效应将其转化为电子。
这些自由电子和空穴分别分布在半导体中，在光子的作
用下自由电子和空穴被产生并控制在不同区域内，形成载流子。
3.分离载流子：产生的自由电子和空穴在电池内部自由移动，由于电场的作用电子流
向电池的一个极端，空穴流向电池的另一个极端，这样就形成了电池两端的电势差。
同时，电池内部的能带与电子或空穴的运动方向相互作用，使其趋于分离，在太阳能的作用下形
成了电流。
4.电流输送：产生的电流在电池中沿导电材料传输，到达电池的输出端接受外负载。
总之，薄膜太阳能电池的工作原理可以归纳为光线的吸收，产生载流子，分离载流子，电流输送等过程。
相比于传统的硅基太阳能电池，薄膜太阳能电池具有更高的光电转化效率、更少的材料消耗以及更灵活的形态，这些优点使得薄膜太阳能电池在未来应用非常广泛。
最具发展前景的CIGS薄膜太阳能电池
的需求 日益 加剧 ， 同时 也 对 环 境 保 护 提 出 了越 来 越 高的要求 ； 源枯 竭 和 环 境 污 染 已成 为 全 球 性 的问 能
题 ， 谓 “ Ｅ 即能 源 （ ｎ ｒｙ 、 济 （ｃｎ ｍｙ 和 环 所 ３ ” ｅ ｅｇ ） 经 ｅｏ ｏ ） 境 （ ｎ ｉ ｎ ｎ ） 为 人 类 文 明 可 持 续 发 展 所 面 临 ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ 成 ｏ
重 ， 重 危 害 了 人 体 健 康 ， 响 了人 们 的 正 常 生 严 影 活 ＿ ， 市 周 边 地 区 的 酸 雨 影 响 农 作 物 的 正 常 生 ３城 Ｊ 产 ；温室 效应 使 地球 温 度在最 近 １ ０年 里 上升 了约 ０
１℃ 。２ ０ ０ ８年 我 国 春 节 雪 灾 等 灾 难 性 天 气 的频 发
（ ｉａＴｒｕ ｈ Ｉ ｔｒ ａｉｎ ｌ ｇｎ ｅｉｇＣ Ｃｈｎ ｉｍｐ ｎ ｅｎ ｔ ａ ｉｅｒ ｏ，Ｌｔ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ６ Ｃｈｎ ） ｏ Ｅｎ ｎ ｄ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ３， ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｓ ａ ｒ ｐ ｄｙ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ａ ｄ ｈ ｇ ｓｒ ｃ ： ａ ｉ ｌ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｉｈ— ｅｆ ｉｎ ｙ ｔ ｉ ｉ ｓ ｌｒｃ ｌ ｈ ＧＳ ｓ ｌｒ ｃ ｌ ａｔ ａ ｔ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｈ ｎ ｆ ｍ ｏａ ｅｌ ｉ ｌ ，ｔ ｅＣＩ ｏａ ｅｌ ｔｒ ｃｓ ｍｏ ｅ ａｔ ｎ ｉ ｎ ｏ
ｐ ｏ ｐ ｃｅ ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ．
Ｋｅ ｒ ｓ： ｔ ｉ ｉ ｓ ｌｒｃ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ｎ ｆ ｍ ｏａ ｅｌ ｄ ｐ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉｓ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｌ ； ｏ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ； ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｒ， 一 步引发 了人们 对 能源 与环 境 的思考 。 进 因此 ， 了维 持人 类 的生存 与 发展 ， 为 寻找替 代能 源 以解 决未 来 人类 对能 源 的需 求 和对环 境 的保 护 已
cigs薄膜太阳能电池结构
cigs薄膜太阳能电池结构
CIGS薄膜太阳能电池是一种薄膜太阳能电池，其结构由多个层次组成。
典型的CIGS薄膜太阳能电池结构包括以下几个部分：
1. 衬底，通常是玻璃或不锈钢基板，用于支撑整个电池结构并提供稳定的基础。
2. 后电极，通常是一层薄的金属层，如不锈钢或铝，用于收集电子并将其引出电池。
3. CIGS吸收层，CIGS代表铜铟镓硒，这是电池的关键部分，它是由铜、铟、镓和硒元素组成的薄膜，能够吸收太阳光并产生电子-空穴对。
4. 缓冲层，通常是由碲化镉或其他材料组成的薄膜，用于改善CIGS吸收层与前电极之间的接触，同时还能够提高电池的稳定性和效率。
5. 透明导电层，通常是氧化铟锡（ITO）或其他透明导电氧化物材料，用于收集从CIGS吸收层中产生的电子并将其引出电池。
6. 前电极，通常是一层透明导电材料，用于收集电子并将其引
出电池，同时还能够允许太阳光透过并被CIGS吸收层吸收。
这些层次的结合使得CIGS薄膜太阳能电池能够高效地转换太阳
能光子为电能。
同时，这种结构相对较薄且灵活，因此可以用于多
种应用，如建筑一体化和便携式充电设备等。
总的来说，CIGS薄膜
太阳能电池结构的设计使其成为了一种具有潜力的太阳能电池技术。
CIGS薄膜太阳能电池
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太阳能电池的工作原理
2
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太阳能电池的工作原理
转换效率:
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太阳能电池的工作原理
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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
弱光特性好.对光照不理想的地区犹显其优异性能.
5
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CIGS的晶体结构
CuInSe2黄铜矿晶格结构
6
CuInSe2复式晶 格:a=0.577,c=1.154
直接带隙半导体，其光吸收系数高 达105/cm量级
通过掺入适量的Ga以替代部分In， 形成CulnSe2和CuGaSe2的固熔晶体
在坡型带隙结 构中，梯度带隙层 内存在内电场的作 用，使表面附近被 激发的少数载流子 向结方向漂移，缓 和了表面复合的影 响。
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结构原理
铝电极（电子束蒸发）
减反射膜（热蒸发法） 作用：增加入射率
14ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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结构原理
ZAO（直流溅射） 要求：低阻，高透，欧姆接触
15
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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
编辑课件ppt
CIGS的材料特性
Ga/(Ga+In)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：
南开大学科技成果——低温柔性大面积CIGS(铜铟镓硒)太阳电池
南开大学科技成果——低温柔性大面积CIGS（铜铟镓
硒）太阳电池
项目简介
以轻质高分子聚合物聚酰亚胺（简称PI）为柔性衬底的CIGS电池不但保持着玻璃衬底太阳电池的一些优良性能，同时还具备不怕摔碰、可卷曲折叠、在制作中可按要求剪裁等特点，具有更广阔的应用前景。
PI薄膜不吸水、绝缘性能好、重量轻（70g/m2）、厚度薄（仅为0.05mm）、表面光滑及可弯曲等特点，是高功率重量比太阳电池的首选衬底材料，其功率重量比可高达2000W/kg（未封装），并且由于PI衬底CIGS电池可实现大面积卷－卷（Roll-to-Roll）连续化生产，为进一步降低光伏电池成本开辟了有效途径。
通过研究低温生长CIGS 薄膜中Na掺杂对材料生长及器件复合机制的影响，改善了器件光电性能。
柔性聚酰亚胺（PI）CIGS太阳电池大面积单体电池2cm×2cm 与4cm×4cm柔性大面积PI衬底CIGS太阳电池效率分别达8%与7%（由中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心鉴定）。
市场应用前景
本项目不仅解决了低温制备柔性大面积单体聚酰亚胺衬底铜铟
硒薄膜太阳电池的主要科学问题，还探索了大面积电池制备中的关键技术问题。
对于大面积均匀性的蒸发源、柔性衬底的张紧力控制及样品架、及栅线掩膜设计等技术问题进行了研究，获得了较好器件输出结果。
通过该项目的实施，实现了这种具有广阔的应用前景的柔性高质功比薄膜太阳电池，由小面积向大面积实用化技术发展迈出重要一步，不仅实现了自主创新，填补了国内相应研究的空白。
CIS以及CIGS太阳能电池板
✓ CIGS薄膜技术：单一相，结晶品质好
✓ 吸收层与金属有良好的欧姆接触，易制造
✓ CIGS足够的厚度，且厚度小于载子扩散长度
✓ CIGS为多晶结构，故要求缺陷少，降低再结合几率
✓ CIGS表面平整性好，促进良好接面状态
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CIGS太阳电池结构—缓冲层
缓冲层：CdS（与p-CIGS形成p-n结） CdS直接能隙结构，2.4eV CdS与CIGS晶格匹配性好，随CIGS内Ga增加，匹配性变差 CdS制造：化学水域法（chemical bath deposition, CBD） ➢ 将CIGS浸入60-80化学溶液中 ➢ 溶液成分：氯化盐（CdCl2，CdSO4等）、氨水（NH3）、硫脲
（SC（NH2）2） ➢ 方程式：
C d ( N H 3 ) 4 2 S C ( N H 2 ) 2 2 O H C d S H 2 H C N 4 N H 3 2 H 2 O
20
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
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。
14
CIGS太阳电池结构 结构：玻璃基板，钼，CIGS，CdS，ZnO CIGS：晶粒大小与制造技术有关，~1微米 CIGS缺陷：位错，孪晶等
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
AS系列CIGS柔性太阳能产品介绍
与晶体硅太阳能电池的比较 Crystalline Comparison
Crystalline 晶体硅 Heavy： • adding up to 30kg/m² to roof 重量重： 房顶重量增加 30kg/m² Glass： • Rigid • Hail damage • Aesthetic 玻璃：刚性、易被冰雹 损坏、不美观 Efficiency • 14%-20% 效率： 14%-20% Flexible CIGS 柔性CIGS Light: • Minimal structural impact 重量轻：对结构影响小 Flexible • Multitude of design/integration options available 柔性：多种设计/安装方式可选 Efficiency • Current: 10% - 12% • Potential: 20% 效率：当前10% - 12%，可提升至20%
3.“Shingle” cells and assemble module
压叠方式装配成组件
3.Screen print leaves complete module； No Assembly Required
印刷电极形成组件，无需装配
太阳能电池的分类 Type of solar cell
太阳能电池 Solar cell
能源回收期比较 Energy Payback Comparison
Energy Payback: Thin Films have significantly shorter payback period 能源回收期： 显然薄膜电池的能 源回收期更短
太阳能系统带来的环境效益需要消耗传统能源。但是如图所示，能源消耗很小。假设系统 寿命为30年，光伏系统可以无污染、无温室气体排放的发电26-29年。
CIGS 电池简介
CIGS 电池简介
•
CIGS太阳能电池特点：
① 三元CIS薄膜的禁带宽度可以在1.04-1.67eV范围内连续调整；
CIGS是一种直接带隙材料，可见光的吸收系数高达105cm-1，非常
适合太阳电池薄膜化，CIGS吸收层厚度只需1.5-2.5um，整个电池 的厚度为3-4um； • • • 技术成熟后，制造成本和能量偿还时间将远低于晶体硅电池； 抗辐照能力强，用作可间电源有很强的竞争力。 转换效率高。2005年NREL的小面积CIGS电池效率已达19.9% 。
CIGS 材料特性
CIGS吸收
总结
1、CIGS太阳能电池特点：
① 三元CIS薄膜的禁带宽度可以在1.04-1.67eV范围内连续调整； • • • • • • CIGS是一种直接带隙材料，可见光的吸收系数高达105cm-1，非常适合太阳 电池薄膜化，CIGS吸收层厚度只需-2.5um，整个电池的厚度为3-4um； 制造成本和能量偿还时间将远低于晶体硅电池； 抗辐照能力强，用作可间电源有很强的竞争力。 转换效率高。 电池稳定性好，基本不衰减。 弱光特性好。
CIGS 电池简介
铜铟硒薄膜太阳能电池是以CuInSe2（CIS）半导体薄膜为吸收层 的太阳能电池，金属镓元素部分取代铟，又称为铜铟镓硒（CIGS ）薄膜太阳能电池。
CIGS 电池简介
CIS电池基本结构 1976年，Maine大学首次报道了 CIS/CdS异质结薄膜太阳能电池，
效率4-5%。
2、CIGS结构特性 CuInSe2固态相变温度分别是665和810℃,熔点为987℃。低于 665℃时，CIS以黄铜矿结构晶体存在。温度高于810℃时， 呈现闪锌矿结构。温度介于665℃和810℃时为过渡结构。
cigs薄膜太阳能电池制备方法
cigs薄膜太阳能电池制备方法CIGS薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其制备方法具有独特的优势。
本文将介绍CIGS薄膜太阳能电池的制备方法，并探讨其在太阳能领域的应用前景。
CIGS薄膜太阳能电池的制备方法主要包括物理蒸发法、化学溶液法和离子束溅射法等几种。
其中，物理蒸发法是最早被采用的制备方法之一。
该方法通过使用高温蒸发源将CIGS材料蒸发，然后在基底上形成薄膜。
这种方法制备的CIGS薄膜太阳能电池具有较高的效率和稳定性。
化学溶液法是目前研究较为广泛的一种制备方法。
该方法通过将CIGS材料的前驱体溶解在溶液中，然后通过化学反应使其在基底上形成薄膜。
与物理蒸发法相比，化学溶液法制备的CIGS薄膜太阳能电池具有制备过程简单、成本低廉的优势。
离子束溅射法是一种新兴的制备方法，其原理是利用高能离子束轰击CIGS靶材，使其材料溅射到基底上形成薄膜。
这种方法制备的CIGS薄膜太阳能电池具有较高的结晶度和电池效率。
除了以上几种制备方法外，还有一些其他方法，如磁控溅射法、分子束外延法等。
这些方法各具特点，可以根据实际需求选择合适的方法进行制备。
CIGS薄膜太阳能电池具有高效转换效率、较高的光吸收系数、较低的制造成本等优势。
因此，它在太阳能领域具有广阔的应用前景。
CIGS薄膜太阳能电池可以应用于建筑一体化、光伏发电等领域，为人们提供清洁、可持续的能源。
CIGS薄膜太阳能电池的制备方法多样化，可以根据实际需求选择合适的方法进行制备。
随着技术的不断进步，CIGS薄膜太阳能电池在太阳能领域的应用前景将会越来越广阔。
我们有理由相信，CIGS薄膜太阳能电池将成为未来太阳能产业的重要组成部分，为社会的可持续发展做出贡献。
CIGS薄膜太阳能电池的原理及制备ppt
03
cigs薄膜太阳能电池制备工艺
制备步骤及主要设备
准备阶段
选择合适的衬底，进行抛光处理和清洗。
薄膜制备
利用化学气相沉积或物理气相沉积技术，在衬底上制备 吸收层。
制绒处理
通过化学或物理方法，对吸收层表面进行处理，形成绒 面结构。
薄膜层制备
在制绒处理后的吸收层表面上制备薄膜层。
测试与封装
进行性能测试和可靠性验证，封装成完整的太阳能电池 。
高光电转换效率
CIGS薄膜太阳能电池的光电转换效 率较高，可达到15%以上。
长寿命
CIGS薄膜太阳能电池具有长寿命和 稳定的性能表现，可达到20年以上 。
良好的耐候性
CIGS薄膜太阳能电池具有良好的耐 候性，可在各种恶劣环境下使用。
绿色环保
CIGS薄膜太阳能电池生产过程中不 产生有害物质，同时报废后易于回 收利用。
可以利用cigs薄膜太阳能电池为环境监测设 备供电，同时监测设备的传感器可以实时监 测环境参数。
06
结论与展望
主要研究结论
建立了基于MOFs的Cigs薄膜太阳能电池的制备方案 揭示了Cigs薄膜的形貌、结构与光电性能之间的关系
确定了最佳制备条件，包括前驱体浓度、热解温度和 气氛等
发现Cigs薄膜太阳能电池的效率达到10%以上，具有 较高应用前景
压力
化学气相沉积和物理气 相沉积过程中，压力会 影响薄膜的致密性和晶 体结构。
气体流量与组 成
化学气相沉积过程中， 气体流量与组成会影响 薄膜的成分和结构。
沉积时间
化学气相沉积和物理气 相沉积过程中，沉积时 间会影响薄膜的厚度和 晶体结构。
激光功率与扫 描速度
制绒处理过程中，激光 功率与扫描速度会影响 绒面结构和吸收性能。
cigs薄膜太阳能电池的原理及制备
cigs薄膜太阳能电池性能改
04
进及优化
优化设计薄膜结构
优化薄膜厚度
通过调整薄膜厚度，可以优化太阳能电池的光吸收和载流子输运性能。较薄的薄膜可以增 加光吸收，但可能影响载流子的输运效率；较厚的薄膜可以提供更多的载流子输运通道， 但可能降低光吸收。因此，需要找到合适的厚度平衡点，以实现最佳性能。
调整薄膜成分
目前CIGS薄膜太阳能 电池的生产效率相对 较低，影响了其大规 模应用。
环保问题
CIGS薄膜太阳能电池 的生产过程中可能产 生环境污染，需要采 取环保措施降低对环 境的影响。
06
Байду номын сангаас
结论与展望
研究成果总结
高效性能
通过优化薄膜厚度和结构，CIGS薄膜 太阳能电池展现出了高效的性能，其
光电转换效率高达20%以上。
短路电流（ISC）
在零负载条件下，太阳能 电池的最大输出电流。
填充因子（FF）
衡量太阳能电池整体效率 的重要参数，等于最大输 出功率与开路电压和短路 电流乘积之比。
转换效率（η）
太阳能电池将光能转换为 电能的效率，通常以百分 比表示。
cigs薄膜太阳能电池制备方
03
法
真空蒸镀法
原理：真空蒸镀法是一种物理气相沉积技术，其 原理是将待沉积的材料置于真空室中，通过加热 蒸发材料并使其沉积在基底上，形成薄膜。
低成本
相对于传统的硅基太阳能电池，CIGS 薄膜太阳能电池具有较低的生产成本
，有利于大规模应用和推广。
稳定性良好
CIGS薄膜太阳能电池具有良好的热稳 定性和化学稳定性，能够在各种环境 下稳定运行。
应用广泛
CIGS薄膜太阳能电池适用于各种表面 和形状，如建筑、汽车、航空航天等 领域。
CIGS 电池简介
CIGS 材料特性
CIGS吸收
总结
1、CIGS太阳能电池特点：
① 三元CIS薄膜的禁带宽度可以在1.04-1.67eV范围内连续调整； • • • • • • CIGS是一种直接带隙材料，可见光的吸收系数高达105cm-1，非常适合太阳 电池薄膜化，CIGS吸收层厚度只需1.5-2.5um，整个电池的厚度为3-4um； 制造成本和能量偿还时间将远低于晶体硅电池； 抗辐照能力强，用作可间电源有很强的竞争力。 转换效率高。 电池稳定性好，基本不衰减。 弱光特性好。
CIGS 电池简介
•
CIGS太阳能电池特点：
① 三元CIS薄膜的禁带宽度可以在1.04-1.67eV范围内连续调整；
CIGS是一种直接带隙材料，可见光的吸收系数高达105cm-1，非常
适合太阳电池薄膜化，CIGS吸收层厚度只需1.5-2.5um，整个电池 的厚度为3-4um； • • • 技术成熟后，制造成本和能量偿还时间将远低于晶体硅电池； 抗辐照能力强，用作可间电源有很强的竞争力。 转换效率高。2005年NREL的小面积CIGS电池效率已达19.9% 。
CuInSe2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。
通过掺入适量的Ga以替代部分In，会
用力,最终实现了材料禁带宽度的改变，在
改变晶体的晶格常数，改变了原子之间的作
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。
,可操作性强.
自室温至810℃保持稳定相,使制膜工艺简单
•
•
电池稳定性好，基本不衰减。
弱光特性好。
CIGS 材料特性
CIGS结构特性
CuInSe2固态相变温度分别是665和810℃,熔点为987℃。低于665℃时，CIS 以黄铜矿结构晶体存在。温度高于810℃时，呈现闪锌矿结构。温度介 于665℃和810℃时为过渡结构。
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CIGS 柔性薄膜
太阳能电池板
产品手册
SOL
getTM
德 准
CIGS 技术 CIGS 优点 产品 安装应用 项目参考 常见问题 市场分析 关于我们
目录
1 2 3 7 8 9 10 11
CIGS 技术
CIGS薄膜太阳能电池，由Cu（铜）、 In（铟）、Ga（镓）、Se（硒）四种 元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜 太阳能电池，是组成电池板的关键技术。 由于该产品具有光吸收能力强，发电稳 定性好、转化效率高，白天发电时间长、 发电量高、生产成本低以及能源回收周 期短等诸多优势，CIGS太阳能电池已是 太阳能电池产品的明日之星，可以与传统 的晶硅太阳能电池相抗衡。
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转换率 13%的太阳能软板
CIGS
产品介绍
PowerFLEX™ BIPV
2米 ： 82/90/100W 4米 ：165/185/200W 6米 ：225/250/275/300W
适用于金属屋顶，膜结构和沥青面
环球太阳能(Global solar)的高效率铜铟镓硒(CIGS)太阳能模板是专 为屋顶设计。柔性模块差不多适合所有屋顶形状；重量轻,不需要繁 多的安装配件。我们通过改善屋顶表面覆盖度、与高转换效率，低
电性能 额定功率 公差
最大功率 ％
300 W ± 7%
275 W ± 7%
模块孔径面积 ％
效率
额定电压
Vmpp
额定电流
Im pp
12.6 %
64.3 V 6.6A
11.6 %
61.6V 6.3A
开路电压
Vcc
69.7V
67.6V
短路电压
Isc
6 .4 A
6.3 A
标准测试条件下测量 光强：1k w /m 2 ，频谱：A M 1.5，温度：25℃
» 82~100瓦每片 » 尺寸：5.74m×0.50m（长x宽） » 节省30%到40%的BOS&安装成本
CIGS是已知的最佳的之一的光电技术。 这让它在弱光性和多光谱的环境下有很好的性能
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转换率 13%的柔性太阳能板
产品介绍
PowerFLEX™ BIPV - 82/90/100W 2米 x 0.5米
12.7 % 17.5V
11.4 % 16.4V
额定电流
Im pp
5.7A
5.5A
开路电压
Vcc
23.7V
23.6V
短路电压
Isc
6.4A
6.3A
标准测试条件下测量 光强：1k w /m 2 ，频谱：A M 1.5，温度：25℃
82W ± 7% 10.4%
15.5 V 5.3 A 20.9 V 6.2 A
-0.43% /℃ -0.38% /℃ -0.33% /℃ -0.03% /℃
3881 x 495 x 3 mm (152.8 x 19.3 x 0.12 in) 5.0 kg 带粘合剂的标准重量 (2.6 kg/m2) 6.7 kg 带粘合剂的标准重量 (3.5 kg/m2)
带旁路二极管 锁定 ETFE 72 CIGS 电池片 (210 x 100 mm) 无
让每个屋顶有更多的电量
高效转换率的铜铟镓硒 （CIGS） » 10.5% to 12.6%的转换率 » 比a-si 高50%的转换效能
高效率转换性能 » 大多数光线条件下都能工作 » 弱光性强
软性CIGS安装
覆盖整个屋顶
» 可以平放，无须倾斜 » 组件间距要求极低 » 适合多种房顶形状
安装系统成本低，模板面积大
108 CIGS 电池片 (210 x 100 mm)
无
-40℃ - +85℃
1000VDC IEC, 600VDC UL
产品证书： UL1703，IEC 61646/61730， JEC，ICC-ES AC365
产品保修期： 产品本身—5年 25年的发电保修承诺（90%-10年，80%-25年）
温度和系数 最大功率 最高电压 开路电压 短路电压 产品规格 尺寸 重量
接线盒
电缆 端壁板 太阳能电池 边框
-0.43% /℃ -0.38% /℃ -0.33% /℃ -0.03% /℃
2013× 494× 3.5m m （79×19.4× 0.13 in ）
2.6 kg （带粘合剂的标准重量） (2.6 kg/m2) 3.3 kg （带粘合剂的标准重量） (3.3 kg/m2)
可吸收光发电的时间最长， CIGS薄膜太阳能电池与同一瓦数 级别的晶硅太阳能电池相比，每 天可以超出20%比例的总发电量。
转换效率
发电稳定性高
由于晶硅电池本质上有光致衰减的特性，经过阳光的长时间暴晒，其发电效能会逐 渐减退，而CIGS太阳能电池则没有光致衰减特性，发电稳定性高。晶硅太阳能电池 经过较长一段时间发电后，或多或少存在热斑现象，导致发电量小，增加维护费用， 而CIGS太阳能电池能采用内部连接结构、可避免此现象的发生，较晶硅太阳能电池 比所需的维护费用低。
适用于金属屋顶，膜结构和沥青面
专为屋顶设计
覆盖大部分屋顶
常规产品 2米，4米，6米
重量轻 高效率转换性能
安装系统成本低，模板面积大
» 10.5% to 12.6%的转换率 » 比a-si 高50%的转换效能
电性能 额定功率
最大功率
100 W
90 W
公差
%
± 7%
± 7%
模块孔径面积效 %
率
额定电压
Vmpp
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转换率 13%的柔性太阳能板
产品介绍
PowerFLEX™ BIPV - 300/275/250/225W 6米 x 0.5米
适用于金属屋顶，膜结构和沥青面
专为屋顶设计
覆盖大部分屋顶
常规产品 2米,4米，6米
重量轻 高效率转换性能
安装系统成本低，模板面积大
» 10.5% to 12.6%的转换率 » 比a-si 高50%的转换效能
要使用太阳能专用超白玻璃或者薄膜导电玻璃。四种金属元素不是贵重金属，而且 每片电池板的CIGS吸收层所需膜层厚度不超过3μm（微米），原材料需求量不高， 每片成本十分具有竞争力。
能源回收周期短 太阳能电池是很好的可再生能源技术，可以解决我们人类的能源需求问题又不污染 环境，但是生产太阳能电池本身也需要消耗一定的能源。评估一个可再生能源装置是 否真正环保，除了转换效率，更重要的是使用该装置所产生的再生能源，需要多长 时间才能相当于当初生产时所消耗的能源总量，即所谓能换回收周期。根据美国能 源总署（U.S.Department of Energy）研究，以30年寿命的太阳能装置为例，晶硅 太阳能电池的回收期间为2~4年，而薄膜太阳能电池为1~2年。换而言之，每一个太阳 能发电系统，可享有26~29年真正无污染的期间，而采用CIGS太阳能无疑是最佳选择。
46.4 V
45. 6 V
短路电压
Isc
6.4A
A
标准测试条件下测量 光强：1k w /m 2 ，频谱：A M 1.5，温度：25℃
165 W ± 7% 10.4%
32.1 V 5.1 A 43.6 V 6.2 A
温度和系数 最大功率 最高电压 开路电压 短路电压 产品规格 尺寸 重量
接线盒
电缆 端壁板 太阳能电池 边框
1000VDC IEC, 600VDC UL
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转换率 13%的柔性太阳能板
产品介绍
PowerFLEX™ BIPV - 200/185/165W 4米 x 0.5米
适用于金属屋顶，膜结构和沥青面
专为屋顶设计
覆盖大部分屋顶
常规产品 2米，4米，6米
重量轻 高效率转换性能
-0.43% /℃ -0.38% /℃ -0.33% /℃ -0.03% /℃
5745 x 495 x 3 mm (226 x 19.3 x 0.12 in) 7.5 kg 带粘合剂的标准重量 (2.6 kg/m2) 9.9 kg 带粘合剂的标准重量 (3.5 kg/m2)
带旁路二极管 锁定 ETFE
用交替溅射的方法制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池预置层。 通过可变占空比的电源控制器实现对Cu/Ga合金靶以及In靶溅射时间的控制，进而实现对 最后元素配比的控制。实验中发现，在一个溅射周期中，Cu/Ga合金靶溅射时间对最后成 分影响最大，其次是In靶溅射时间，非溅射时间的长短对成分也有影响。交替溅射制备的 铜铟镓硒预置层经过XRD检测，合金相主要为Cu11In9。
“溅射金属预制层再硒化、硫化”所生产的CIGS薄膜太阳电池是目前世界上技术最先进、工 业化生产最成熟的第二代光伏产品。CIGS薄膜是由铜、铟、硒等金属元素组成的直接带 隙化合物半导体材料，其对可见光的吸收系数为所有薄膜电池材料中最高的，而原材料的 消耗却远低于传统晶体硅太阳电池。与高效率高成本的晶体硅太阳电池和低效率低成本的 非晶硅太阳电池相比，CIGS太阳电池具有高效率低成本长寿命的多重优势，是最有希望降 低光伏发电成本的高效薄膜太阳电池，并且它可以充分利用我国丰富的铟资源，是真正符 合国家法规鼓励条款的适合中国国情的可再生能源技术，具有广阔的发展前景。
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CIGS 优点
光吸收能力强 CIGS太阳能电池由Cu（铜）、
In（铟）、Ga（镓） 、Se（硒） 四种元素构成最佳比例的黄铜矿
结晶作为吸收层，可吸收光谱波
长范围广，除了晶硅与非晶硅太 阳能电池可吸收光的可见光谱范围, 还可以涵 盖波长在700~1200nm 之间的红外光区域，即一天内
带旁路二极管 锁定 ETFE
36 CIGS 电池片 (210 x 100 mm)
无
产品证书： UL1703，IEC 61646/61730， JEC，ICC-ES AC365