碲化镉与铜铟镓硒对比报告
铜铟镓硒太阳能电池
实验室制法简介
• 制法名称：共蒸发法 • 利用共蒸发法的原因：产生薄膜效率最高、设备要求最高 • 步骤：第一步：共蒸发In，Ga和Se沉积在Mo覆盖的玻璃 衬底上，衬底温度250—400℃，形成InGa-Se层。 第二步：共蒸发Cu和Se沉积在In-Ga-Se层上，衬 底温度升高至大于540℃，形成富Cu的 CIGS层。 第三步：就是少量的In，Ga，Se沉积以形成 少量贫铜的CIGS薄膜，衬底温度同第二 步
工艺步骤四-高温硒化
真空或氩气环 境下Se高温 蒸发。 Se蒸汽和预 制膜反应生成 CIGS。
CuIn0.7Ga0.3Se2表征
•溅射硒化法优点
• 可以比较精确的调节各元素的化学配比 • 薄膜的致密性高，使用寿命长 • 原材料的利用率高，对不需要沉积薄膜的地方加 以屏蔽，可减少对真空室的污染 • 薄膜均匀性较好，有利于制造大面积CIS电池 • 步骤四应用的固态源硒化法。这一方式可避免使 用剧毒的H2Se气体，因此操作更加安全，设备也 相对简单。
5 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。
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％。
铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池效率经研究达到20%以上
６ ６
浙 江 电 力
２１ ０ ０年 第 １ ０期
同产 煤 区 选 择 若 干 家 具 有 典 型 代 表 性 的 火 电企
业 ，开 展 试 点 。二 是 要 开 展 除 汞 技 术 示 范 ，尽 快 制 定 和论 证 试 点 方 案 ，力 争 明年 开 展 试 点 工 程 ．
铜铟镓硒 （ Ｉ ） Ｃ ＧＳ 薄膜 太 阳 能 电池 效 率 经 研 究 达 到 ２ ％ 以 上 ０
协 会 太 阳能 系 统 研 究 所 （ ｒｕ ｈ ｆｒ Ｓ 对 该 新 成 Ｆａ ｎ ｏｅ Ｅ） Ｉ
威 胁 人 类 健 康 。在 过 去 的 十 几 年 间 ， 界 范 围 内 世
环境 中汞 的 浓 度持 续 上 升 ， 已经 引 起 各 国政 府 和 环 保 组 织 的 极 大关 注 成 为 继 气候 变 化 问 题 后 的 又 一 个 全 球 环 境 问题 据 估 算 ， 球 人 为 汞排 放 全 的 ４ ％来 自燃 煤 火 电 行业 已经 成 为 汞 污 染 控 制 ５
１ 发 电 量
２ 供 电 量
（ ）０ ０年 ９月 浙 江 电 网 用 电 量 ２ １ ０ ２ ３ ３ １２ １ ５ ７ ．５万 ｋ Ｗｈ， 比 上 年 同 期 增 长 ｌ ．３ ，年 度 累 计 ２４ ％
１ ５ １ ．３万 ｋ 最 高 Ｅ 用 电 量 ８ ９ ．４万 ｋ ７ ９ ３５ ４６ ｗｈ ｔ ３ ３６２ ｗｈ，平 均 日用 电 量 ７ ６ ５ ７ ｌ ７ ．８万 ｋ 。 Ｗｈ （ ）０ ０年 ９月 浙 江 电 网最 高 负荷 为 ３９ ６万 ｋ ，出现 在 ８ 日 １ ：５时 ，比上 年 同期 增 长 １ ．６ ２２ １ ９ Ｗ ０２ ７９ ％，
该 电池 面 积 为 ０５ｍｍ 。Ｃ Ｇ ． Ｉ Ｓ半 导 体 层 与 接 触 层 总 厚 度 仅 为 ４Ｉ ｚ ． ｍ，是 标 准 硅 电池 的 １ ０ ／ 。 ５ Ｚ Ｗ 董 事 兼 光 伏 发 电 部 门 主 管 Ｍｉ ａｌＰ ｗ ｌ Ｓ ｃ ｅ ｏ ａｌ ｈ ａ 博 士 表 示 ，Ｃ ＧＳ实 验 室 研 究 人 员 采 用 经 改 良 的 Ｉ 共 蒸 镀 技 术 进 行 电池 制造 ，原 则 上 可 实 现 放 大 并 应 用 于 商 业 生 产 。德 国位 于弗 莱 堡 的弗 劳 恩 霍 夫
铜铟镓硒 应用场景-概述说明以及解释
铜铟镓硒应用场景-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铜铟镓硒（CIGS）是一种复合半导体材料，由铜、铟、镓和硒元素组成。
这种材料具有优异的光电性能和热稳定性，因此在人们的关注下，被广泛应用于太阳能电池领域。
CIGS太阳能电池是一种高效率、薄膜型的太阳能电池。
相较于普通硅太阳能电池，CIGS太阳能电池具有更高的光电转换效率，更好的光吸收能力和较高的能量转换效率。
这使得CIGS太阳能电池在太阳能发电系统中具有更广泛的应用前景。
除了太阳能电池领域，CIGS材料还可应用于其它领域。
例如，在光电器件中，CIGS薄膜可以制成高性能的光电二极管、光探测器和光调制器等。
此外，CIGS材料还可用于制备光电导体、柔性电子器件和光催化剂等。
随着节能环保理念的不断提升，CIGS作为一种绿色材料，逐渐受到人们的关注和重视。
其在太阳能领域的广泛应用和其他领域的潜力开发，将为可再生能源和高效能源利用做出积极的贡献。
本文将针对CIGS材料的应用场景进行深入的探讨和研究。
接下来将重点介绍CIGS在太阳能电池、光电器件和其它领域的应用，以及这些应用的优势和潜在的挑战。
通过对CIGS材料的全面了解，我们能够更好地认识到它在现代科技领域的巨大价值，并推动其在未来的进一步发展和应用。
1.2文章结构2. 正文2.1 应用场景12.2 应用场景22.3 应用场景32.4 应用场景4文章结构部分的内容：本文将从不同的角度介绍铜铟镓硒（CIGS）的应用场景。
首先，将探讨CIGS在太阳能领域的应用，包括光伏发电和太阳能照明系统。
其次，将介绍CIGS在电子设备中的应用，如高性能薄膜晶体管、薄膜电池和柔性显示器。
然后，将介绍CIGS在光催化和光电催化领域的应用，如水分解和有机污染物降解。
最后，将探讨CIGS在传感器和医疗设备中的应用，如生物传感器和人工智能健康监测设备。
通过对这些应用场景的探讨，可以更好地了解CIGS在不同领域中的优势和潜力。
文章1.3 目的部分的内容可以如下所示：目的：本文旨在探讨铜铟镓硒材料的应用场景，进而展示其在不同领域的潜在价值和发展前景。
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％。
铜铟镓硒光吸收系数
铜铟镓硒光吸收系数铜铟镓硒(Copper Indium Gallium Selenide, CIGS)是一种用于太阳能电池的非常有前景的材料。
它具有较高的光吸收系数，使得它在吸收光能方面有着出色的性能。
本文将对铜铟镓硒的光吸收系数进行全面评估，并探讨其在太阳能领域的应用前景。
1. 什么是光吸收系数？光吸收系数(Absorption Coefficient)是一个描述光在材料中被吸收的能力的物理参数。
它表示单位距离内材料吸收入射光能量的减少程度。
在太阳能电池中，光吸收系数越高，材料吸收光能的能力就越强。
2. 铜铟镓硒的光吸收系数铜铟镓硒是一种多晶薄膜太阳能电池材料，其在吸收光能方面表现出色。
根据研究，铜铟镓硒的光吸收系数高达10^5 cm-1数量级，相比其他太阳能电池材料如硅(Si)和钙钛矿等，具有明显优势。
这使得铜铟镓硒能够在较低的厚度下吸收足够的光能，从而降低太阳能电池的成本。
3. 铜铟镓硒的应用前景铜铟镓硒材料因为其高光吸收系数而在太阳能领域内备受关注。
它可以用于制造高效率的薄膜太阳能电池，其电池转换效率可以达到20%以上。
由于铜铟镓硒的光学吸收范围广泛，能够有效吸收太阳光谱中较短波长的光线，因此在弱光条件下仍然具有出色的性能。
铜铟镓硒太阳能电池还具有较好的稳定性和可靠性。
4. 个人观点和理解作为太阳能电池材料的铜铟镓硒，其高光吸收系数使其在光吸收能力方面具有显著优势。
我认为这让铜铟镓硒成为未来可再生能源产业中的重要材料之一。
它的广泛应用前景不仅可以帮助推动太阳能技术的发展，而且可以降低太阳能电池的成本，促进可持续能源的普及和应用。
我对铜铟镓硒的光吸收系数持非常乐观的态度。
总结与回顾：通过对铜铟镓硒光吸收系数的全面评估，我们了解到铜铟镓硒在太阳能电池中具有出色的光吸收能力。
这种材料的高光吸收系数使得铜铟镓硒能够在较低的厚度下吸收足够的光能，并在较弱的光线条件下仍然保持较高的性能。
铜铟镓硒具有广阔的应用前景，可以帮助推动太阳能技术的发展，并减少太阳能电池的成本。
铜铟镓硒太阳能电池
工艺步骤四-高温硒化
真空或氩气环 境下Se高温 蒸发。 Se蒸汽和预 制膜反应生成 CIGS。
CuIn0.7Ga0.3Se2表征
•溅射硒化法优点
• 可以比较精确的调节各元素的化学配比 • 薄膜的致密性高，使用寿命长 • 原材料的利用率高，对不需要沉积薄膜的地方加 以屏蔽，可减少对真空室的污染 • 薄膜均匀性较好，有利于制造大面积CIS电池 • 步骤四应用的固态源硒化法。这一方式可避免使 用剧毒的H2Se气体，因此操作更加安全，设备也 相对简单。
1 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
• 共蒸发法治铜铟镓硒吸收层的缺点：
薄膜的均匀性比较难控制，材料浪费严重,不能满 足大规模产业化的要求。 薄膜与衬底结合能力差,影响使用寿命 制备符合化学计量比具有黄铜矿结构的多晶薄膜NREL USA NREL USA Empa 瑞士 衬底 玻璃 效率 19.9% 组织 南开 衬底 效率 >13% 柔性不 >9% 锈钢 17%
• 传统硅晶电池：由硅晶体组成,电池主要部 分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一层钢化 玻璃作为防护,造成重量大,携带不便,抗震 能力差,造价高,效率或多或少降低 • 薄膜电池：克服了上述缺点，重量轻,厚度 薄.可弯曲,易携带,克服了上述缺点,但并没 有传统硅晶电池转化效率高.
铜铟镓硒（CIGS）具有薄膜光伏的所有优点，性能 稳定、抗辐射能力强，光电转换效率目前是各种薄 膜太阳电池之首，接近于目前市场主流产品晶体硅 太阳电池转换效率，成本却是其1/3。被国际上称为 下一代的廉价太阳电池
能源材料铜铟镓硒太阳能电池
05
铜铟镓硒太阳能电池的未来发展前景
技术进步与成本降低
约。
生产过程环保压力大
03
铜铟镓硒太阳能电池在生产过程中会产生一定的环境污染，需
要采取有效的环保措施。
04
铜铟镓硒太阳能电池的应用场景
分布式发电系统
分布式发电系统是一种分散式的能源供应系统，能够满足特定区域内的能源需求 。铜铟镓硒太阳能电池作为分布式发电系统中的一种高效太阳能电池，具有较高 的光电转换效率和稳定性，能够为建筑物、家庭和商业设施提供可靠的电力供应 。
光伏电站的建设需要考虑地理位置、气候条件、土地资源等 因素，铜铟镓硒太阳能电池具有较高的光电转换效率，能够 提高光伏电站的发电量和经济效益。
移动能源系统
移动能源系统是指能够移动的能源供应设备，如电动汽车、无人机等。铜铟镓硒太阳能电池作为一种轻便、高效的光伏器件 ，在移动能源系统中具有广泛的应用前景。
性能稳定。
弱光性能好
在弱光条件下，铜铟镓 硒太阳能电池也能保持 较好的光电转换效率。
适用范围广
铜铟镓硒太阳能电池可 在不同气候和环境下使 用，具有较广的应用范
围。
局限性
成本高
01
铜铟镓硒太阳能电池的制造成本较高，导致市场价格相对较高。
对原料依赖性强
02
铜铟镓硒太阳能电池的原料供应有限，对产业发展存在一定制
分布式发电系统通常采用并网运行方式，将铜铟镓硒太阳能电池与其他可再生能 源技术相结合，如风能、地热能等，实现多种能源的互补和优化。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件
铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件是一种新型的太阳能电池技术，具有高效能、轻薄柔性等特点，被广泛应用于光伏发电领域。
本文将就铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的原理、特点、应用以及未来发展进行介绍。
一、铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的原理铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件是一种薄膜太阳能电池技术，其工作原理基于光电效应。
当太阳辐射照射到铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件上时，光子会被组件吸收并激发出电子-空穴对。
然后，这些电子-空穴对会在电场的作用下分离，形成电流。
最后，这些电流会被导线引出，从而产生电能。
1. 高效能：铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件具有高能量转换效率，可以将太阳能转化为电能的效率达到20%以上。
这使得它比传统的硅基太阳能电池更高效。
2. 轻薄柔性：铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件采用薄膜技术制造，相比硅基太阳能电池更轻薄柔性。
这使得它可以应用于一些特殊场合，如曲面建筑、柔性设备等。
3. 稳定性好：铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件具有较好的稳定性，可以长时间稳定工作而不易受到环境影响，适用于各种气候条件下的应用。
三、铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的应用铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件由于其高效能和轻薄柔性的特点，被广泛应用于光伏发电领域。
它可以应用于屋顶发电、太阳能车辆、太阳能充电设备等各种场合。
同时，由于其柔性特点，还可以应用于一些特殊场合，如户外设备、电子设备等。
四、铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的未来发展铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件作为一种新兴的太阳能电池技术，其未来发展前景广阔。
目前，科研人员正在努力提高其能量转换效率，降低制造成本，进一步提高其在光伏发电领域的应用前景。
预计，在不久的将来，铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件将成为光伏发电领域的主流技术之一。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件是一种高效能、轻薄柔性的太阳能电池技术。
它的工作原理基于光电效应，具有高能量转换效率和良好的稳定性。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件被广泛应用于光伏发电领域，未来发展前景广阔。
铜锑硫薄膜太阳电池的数值模拟研究
第52卷第10期2023年10月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.10October,2023铜锑硫薄膜太阳电池的数值模拟研究佟㊀蕾1,国嘉嵘1,李㊀清1,苗佳怡1,李春然1,钟㊀敏2(1.渤海大学物理科学与技术学院,锦州㊀121013;2.渤海大学化学与材料工程学院,锦州㊀121013)摘要:用SCAPS 构建了铜锑硫薄膜太阳电池模型,计算了器件的性能㊂分别研究了吸收层厚度㊁载流子浓度㊁缺陷密度和背电极功函数对器件性能的影响㊂结果表明,过薄的吸收层对绿光和红光吸收不充分,1.5~3μm 厚的吸收层能满足光谱吸收要求㊂当受主浓度为2ˑ1018cm -3时,器件光电转换效率最高㊂缺陷密度大于10-14cm -3时,器件的光电转换效率急剧降低㊂贫铜富硫气氛制备铜锑硫可以提高受主浓度,减小开路电压亏损,也可以抑制硫空位缺陷形成,从而提高器件的光电转换效率㊂功函数较高的材料能降低背电极势垒,减少载流子在背电极复合㊂材料参数优化后,器件的光电转换效率最高为21.74%㊂关键词:铜锑硫;薄膜太阳电池;SCAPS;开路电压亏损;缺陷密度;背电极中图分类号:TM914.4㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)10-1773-07Numerical Simulation of CuSbS 2Thin Film Solar CellsTONG Lei 1,GUO Jiarong 1,LI Qing 1,MIAO Jiayi 1,LI Chunran 1,ZHONG Min 2(1.College of Physical Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China;2.College of Chemical and Material Engineering,Bohai University,Jinzhou 121013,China)Abstract :The model of copper-antimony-sulfur (CuSbS 2)thin film solar cell was constructed,and the performance of the device was calculated by SCAPS.The effects of absorption layer thickness,carrier concentration,defect density,and back contact work function on the device performance were investigated.The results show that the green and red light are not fully absorbed by too thin absorption layer,and the absorption layer with the thickness of 1.5μm to 3μm can meet spectral absorption requirements.When the acceptor concentration is 2ˑ1018cm -3,the photoelectricity conversion efficiency (PCE)of the device is the highest.When the defect density is larger than 10-14cm -3,the PCE of the device decreases sharply.CuSbS 2prepared in a copper-poor and sulfur-rich atmosphere can increase the accepter concentration,reduce the open circuit voltage defect,and inhibit the formation of sulfur vacancy defects,thus improving the PCE of the device.High work function materials can decrease the back contact barrier and reduce carrier recombination.After the material parameters have been optimized,the highest PCE of the device is 21.74%.Key words :CuSbS 2;thin film solar cell;SCAPS;open circuit voltage deficit;defect density;back contact㊀㊀收稿日期:2023-04-19㊀㊀基金项目:辽宁省教育厅科学研究基金(LJKZ1029);教育部产学合作协同育人项目(220500383212426,202102550007)㊀㊀作者简介:佟㊀蕾(1981 ),女,辽宁省人,讲师㊂E-mail:tonglei@ ㊀㊀通信作者:李春然,博士,讲师㊂E-mail:lichunran@ 0㊀引㊀㊀言我国是世界上最大的能源生产国和消费国,煤炭㊁石油等传统化石能源消耗占比超80%㊂持续削减煤炭发电,大力发展和应用清洁能源,是实现 碳达峰㊁碳中和 目标的重要途径㊂随着薄膜技术的商业化,太阳能电池的技术路径逐渐呈现多样化发展趋势,薄膜技术具有比晶体硅光伏更轻便㊁更灵活等优点㊂碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CIGS)等技术的实验室光电转换效率分别达到22.1%和23.35%,非常接近单晶硅26%的实验室光电转换效率[1]㊂然而镓(Ga)是稀有金属,在地壳中含量较低;铟(In)的价格昂贵,而且需要与显示屏幕行业竞争原材料;镉(Cd)是毒性元素㊂这些不利因素限制了CdTe 和CIGS 的大规模开发应用㊂1774㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷铜锑硫(CuSbS 2,简称CAS)作为太阳电池吸收层材料有以下优势:1)它是一种直接带隙半导体,带隙宽度约为1.5eV,位于高效太阳电池材料所需带隙范围之内;2)它的吸收系数高达105cm -1,1μm 厚的材料就可以吸收90%以上的可见光部分太阳光谱;3)它的熔点低,薄膜生长过程能耗低,容易生长大晶粒尺寸薄膜;4)CAS 的组分元素无毒且地壳含量丰富,价格相对较低㊂这些优势使得CAS 成为CIGS 的潜在替代材料之一,近些年引起了科学界的广泛关注[2-5]㊂目前CAS 薄膜电池的光电转换效率只有3%左右,进一步进行理论和实验研究对分析材料特性和提高CAS 薄膜太阳电池的光电转换效率都是至关重要的㊂使用建模仿真方法是理论研究和实验研究的桥梁,能够极大缩短研究周期,对于分析抑制器件光电转换效率提升的主要因素㊁选择合适缓冲层和背电极材料㊁优化电池结构起着不可替代的作用㊂本文用一维太阳能电池模拟软件SCAPS [6-7]对CAS 薄膜太阳电池进行仿真模拟,研究吸收层厚度㊁受主掺杂浓度㊁深能级缺陷密度和金属功函数对电池性能的影响㊂通过优化以上参数获得最优器件结构和材料参数㊂1㊀器件结构与仿真方法SCAPS 是通用的太阳电池模拟软件,该软件通过输入的参数建立基本半导体方程,即泊松方程㊁电子和空穴的连续性方程[8],再通过有限差分法把这些方程离散化,然后使用Gummel 迭代进行求解,得到饱和电流密度(J 0)和不同能量入射光子产生的光电流密度(J L ),进而得到器件的J -V 特性方程,如式(1)所示:J =J 0exp qV AkT ()-1[]-J L (1)式中:q 为基本电荷,k 为玻尔兹曼常数,T 为热力学温度,A 为二极管理想因子㊂由式(1)可以得到短路电流密度(J SC )和开路电压(V OC ),其中J SC 为-J L ,V OC 如式(2)所示:V OC =AkT q ln J L J 0+1()(2)填充因子(FF )和光电转换效率(η)可以用J SC 和V OC 表示,如式(3)和式(4)所示:FF =P m J SC ˑV OC (3)η=V OC J SC FF P in (4)式中:P m 为最大功率点功率,P in 为入射光功率㊂该软件广泛应用于CIGS [9]㊁铜锌锡硫(CZTS)[10]和CdTe [11]等多晶薄膜太阳电池的研究,最近也用来研究钙钛矿太阳电池[12-13]㊂CAS 作为一种多晶薄膜,同样适合使用SCAPS 做器件仿真研究㊂以CIGS 太阳电池的结构作为原型,采用如图1所示的衬底结构㊂这种结构通常由金属Mo 作背电极,用CdS 作缓冲层,由本征ZnO(i-ZnO)作窗口层,以Al 掺杂ZnO(AZO)作透明导电电极㊂这些材料的物理化学性质已经得到广泛研究,它们的稳定性和可靠性已经在其他多晶薄膜太阳电池领域得到充分验证[14]㊂CuSbS 2的参数来自于实验数据和合理的估计[3,15],用于仿真的各层材料参数如表1所示,前电极和背电极参数如表2所示㊂仿真采用太阳能电池测试常用的太阳辐射模拟光谱AM 1.5G,强度为100mW /cm 2,测试温度选取300K㊂图1㊀CAS 薄膜太阳电池结构示意图Fig.1㊀Structure diagram of CAS thin film solar cells㊀第10期佟㊀蕾等:铜锑硫薄膜太阳电池的数值模拟研究1775㊀表1㊀用于器件模拟的各层材料参数Table1㊀Parameters of each layer material using for simulationParameter CAS[3,15]CdS[14]i-ZnO[14]AZO[16]d/μm10.050.050.2E g/eV 1.45 2.40 3.30 3.37χ/eV 4.05 4.20 4.45 4.45ε12109.09.0N V/cm-3 1.23ˑ1020 2.2ˑ1018 2.2ˑ1018 2.2ˑ1018N C/cm-3 1.78ˑ1020 1.8ˑ1019 1.8ˑ1019 1.8ˑ1019v e/(cm㊃s-1) 6.8ˑ106 1.0ˑ107 1.0ˑ107 1.0ˑ107v h/(cm㊃s-1) 6.1ˑ106 1.0ˑ107 1.0ˑ107 1.0ˑ107μe/(cm2㊃V-1㊃s-1)49100100150μh/(cm2㊃V-1㊃s-1)49252525 N D/cm-3 1ˑ10171ˑ10151ˑ1020N A/cm-35ˑ1016N t/cm-31ˑ10151ˑ1017表1中d是吸收层厚度,E g是带隙,χ是电子亲和势,ε是相对介电常数,N C和N V分别是导带和价带态密度,v e和v h分别是电子和空穴的热运动速率,μe和μh分别是电子和空穴迁移率,N D和N A分别是施主浓度和受主浓度,N t是禁带中缺陷密度㊂表2中E f为费米能级㊂表2㊀前电极和背电极参数Table2㊀Parameters of front and back contactsParameter Work function/eV Barrier height(relative to E f)/eV Surface recombination velocity/(cm㊃s-1) Electron HoleFront contact 4.60.15107105Back contact 5.00.51051072㊀结果与讨论2.1㊀吸收层厚度对器件光电转换效率的影响为了选择最优的吸收层厚度,计算了0.025~7μm不同吸收层厚度对V OC㊁J SC㊁FF和η的影响,结果如图2所示㊂图2(a)说明V OC随吸收层厚度增加而增加㊂d由0.025μm增加至1μm时,V OC迅速由0.44V增加至0.77V㊂d继续增加时,开路电压增加趋势变缓,最终趋于稳定,其值约为0.79V㊂这是因为吸收层厚度过薄时,吸收层不足以吸收全部太阳光谱,光子激发的电子空穴对数量相对较少,空间电荷区的内建电场较小,所以开路电压很小㊂在0.025~1μm,光谱吸收随吸收层厚度的增加呈指数变化,电子-空穴对的数量增加明显,从而导致在厚度增加时开路电压急剧增长㊂而吸收层超过1μm以后,吸收层能够吸收大部分可见光,电子-空穴对达到近饱和状态,再增加吸收层厚度对V OC的影响就不会很大了㊂图2(b)描述J SC随吸收层厚度的变化,其变化趋势与开路电压变化趋势相近,也经历急剧增加㊁缓慢增加和趋于稳定三个阶段㊂J SC主要由非平衡载流子提供,由前面的分析可知,在吸收层很薄时,光生载流子数目不足,所以J SC也较小,而当吸收层厚度超过1.5μm时,光生载流子数目趋于饱和,从而使J SC达到极值,约为25mA/cm2㊂量子效率(quantum efficiency,QE)能够反映出器件对不同波段的光谱响应㊂不同的吸收层厚度对器件量子效率的影响如图2(c)所示,图中箭头方向表示吸收层厚度增加方向㊂当吸收层厚度为0.025μm时,整个可见光波段的量子效率都低于60%,尤其是波长为500nm以上的绿光和红光时,QE只有不到20%㊂由于吸收层材料对这部分光谱的吸收能力相对较弱,所以红光和绿光的穿透深度大,过薄的吸收层不能对绿光和红光形成有效吸收㊂对量子效率曲线积分,可以得到短路电流密度,曲线与坐标轴围成的图形面积对应着短路电流的大小㊂从图2(c)中可以明显看到吸收层的厚度小于1μm时,厚度的增加将导致更多的红光和1776㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷绿光被器件所吸收,曲线围成的面积增加很快,即短路电流密度快速增长㊂而厚度继续增加时,QE 趋于稳定,所以J SC 也趋于定值,这与图2(b)的结果一致㊂图2㊀不同吸收层厚度对器件的开路电压(a)㊁短路电流密度(b)㊁量子效率(c)和光电转换效率(d)的影响Fig.2㊀Effect of the absorber layer thickness on the open-circuit voltage (a),short-circuit current density (b),quantum efficiency (c),and photoelectric conversion efficiency (d)由式(4)可知,光电转换效率是V OC ㊁J SC 和FF 的乘积,由于V OC ㊁J SC 随吸收层厚度的变化趋势相近,所以η也在吸收层厚度大于1.5μm 左右时趋于稳定,如图2(d)所示㊂由前面分析可知,吸收层过薄则不足以吸收全部可见光,器件光电转换效率较低㊂然而吸收层过厚,一方面会在制备过程中浪费材料,另一方面PN 结的空间电荷区不能贯穿整个吸收层,光生载流子只能靠扩散运动而不是漂移运动到达背电极㊂制备过程难以避免产生缺陷,扩散过程中光生少子有可能被缺陷形成的陷阱俘获,从而使J SC 和η降低㊂综合考虑节省原材料和提高光电转换效率两个原则,器件的吸收层厚度应控制在1.5~3μm㊂2.2㊀吸收层受主浓度对器件光电转换效率的影响根据文献报道,CAS 中铜空位缺陷(V Cu )形成能最低[3],它的形成能低于铜代锑位(Cu Sb )受主及硫空位(V S )㊁锑代铜位(Sb Cu )和铜间隙(Cu i )等施主的形成能㊂制备过程中为避免出现杂相,经常需要对贫铜前驱体进行硫化处理,进一步抑制了Cu i 和V S 施主缺陷的产生㊂CAS 本身的物理性质和制备条件共同决定它是一种本征缺陷(V Cu )形成的p 型半导体㊂为考察吸收层受主浓度对器件光电转换效率的影响,计算了CAS 中受主浓度在1ˑ1012cm -3到1ˑ1019cm -3之间变化而其他材料参数保持不变时器件的电学性能,结果如图3所示㊂从图中可以看出,V OC 随受主浓度增加而增加,当N A =2ˑ1018cm -3时达到最大值(0.92eV),进一步增加受主浓度反而会降低开路电压㊂而J SC 随受主浓度增加而减小,这是因为p 区过多的空穴存在增加了与光生少子(电子)的复合概率,前电极收集的电子相对减少㊂器件光电转换效率随受主浓度变化的趋势与V OC 的变化趋势一致,如图4所示㊂当N A =2ˑ1018cm -3时,器件的光电转换效率最高㊂文献[3]中采用霍尔效应测定了CAS 薄膜太阳电池的最佳的载流子浓度为2.2ˑ1018cm -3,与仿真结果非常接近㊂㊀第10期佟㊀蕾等:铜锑硫薄膜太阳电池的数值模拟研究1777㊀图3㊀受主浓度对器件的开路电压和短路电流密度的影响Fig.3㊀Effect of acceptor concentration on the open-circuit voltage and short-circuit current density ofdevice 图4㊀受主浓度对器件的光电转换效率的影响Fig.4㊀Effect of acceptor concentration on the photoelectricity conversion efficiency of device这表明当增加吸收层受主浓度时,与短路电流降低带来的损失相比,开路电压提高带来的收益显得更为重要㊂开路电压较低通常是限制多晶薄膜太阳电池光电转换效率提高的关键因素,吸收层容易出现杂相㊁缺少浅受主能级会导致开路电压亏损(V deficit )较大㊂开路电压亏损表示为V deficit =E g /q -V OC ,因材料的带隙为定值,所以开路电压越大,开路电压亏损越小,器件光电转换效率越高㊂当N A =2ˑ1018cm -3时,可以得到开路电压亏损为0.53V㊂CAS 中的受主通常由形成能最低的V Cu 提供,一定浓度的V Cu 对器件光电转换效率的提高是有益的㊂通常在贫铜条件下制备的薄膜容易得到铜空位,说明贫铜气氛是制备CAS 的有利条件㊂在这种条件下既可以抑制Cu Sb 和Cu i 等缺陷,又可以提高V Cu 受主浓度从而抑制开路电压亏损㊂2.3㊀吸收层缺陷密度对器件光电转换效率的影响CAS 是多晶薄膜,制备过程中晶界和薄膜内难免出现缺陷,深能级缺陷可以作为电子或空穴陷阱,俘获光生载流子,使其在缺陷处复合㊂为了研究CAS 对缺陷的容忍度,计算了不同吸收层深能级缺陷密度的器件光电转换效率,结果如图5所示㊂可以看到,当吸收层的缺陷密度小于1014cm -3时,光电转换效率较高㊂缺陷密度超过1014cm -3后,光电转换效率急剧降低,当缺陷密度达到1017cm -3时光电转换效率降至0㊂此时p 型区缺陷密度过高,光生少子被大量俘获,寿命太短,光生载流子难以被电极收集㊂值得指出的是,CAS 中主要深能级缺陷为V S [3],采用富硫气氛制备CAS 薄膜能有效抑制V S 的形成,降低深能级缺陷密度㊂图5㊀不同缺陷密度器件的光电转换效率Fig.5㊀Photoelectricity conversion efficiency of device with different defect density 图6㊀使用不同背电极时器件的光电转换效率Fig.6㊀Photoelectricity conversion efficiency of device with different back contacts2.4㊀背电极功函数对器件性能的影响为了研究不同金属背电极对器件光电转换效率的影响,以功函数不同的金属(W㊁Mo㊁Au㊁Pt)和晶体Si 作为背电极并进行计算,它们的功函数和势垒高度如表3所示㊂计算结果如图6所示,可以看到,器件性能随着背电极功函数的增加而增加㊂功函数决定了背电极费米能级与吸收层的能带对齐,背电极处的能带弯曲越大,复合概率越高㊂随着功函数的增加,能带弯曲减小,阻挡空穴的势垒高度降低,有利于空穴抽取,从1778㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷而提高了器件性能㊂CIGS 和CZTS 原型器件中常采用Mo 作背电极,然而对于CAS 薄膜电池,背电极材料需要更高的功函数㊂但是CAS 制备过程中通常需要进行硫化处理,硫化过程中Au 或Pt 是否会与CAS 发生反应,从而破坏背电极导电性需要进一步实验验证㊂表3㊀不同金属材料背电极参数Table 3㊀Parameters of different metallic back contactsParameter W Si Mo Au PtWork function /eV 4.6[17] 4.8[17] 5.0[18] 5.2[18] 5.4[18]Barrier height /eV 0.90.70.50.30.12.5㊀优化后器件的参数经过对吸收层厚度㊁受主浓度㊁缺陷密度和背电极功函数优化后,将最优参数代入SCAPS 进行计算,得到的暗态和光照伏安特性曲线如图7所示㊂器件的开路电压为0.96V,短路电流密度为26.51mA /cm 2,填充因子为85.83%,光电转换效率为21.74%㊂它的光电转换效率与背表面沟槽型单晶硅太阳电池的仿真结果相当[19]㊂目前,尽管CAS 的实验室光电转换效率只有3%左右[20-21],其作为一种新兴吸收层材料仍有很大开发潜力㊂图7㊀优化后CAS 太阳电池的伏安特性曲线Fig.7㊀Current density versus voltage characteristics of CAS solar cells after the optimization 3㊀结㊀㊀论本文用建模仿真的方法研究了CAS 作为薄膜太阳电池吸收层材料的可行性,为实验上开发廉价㊁无毒㊁高效CAS 薄膜太阳电池提供了依据㊂首先,CAS 的吸收系数高,仅2μm 厚的CAS 吸收层即可满足光谱吸收要求㊂其次,贫铜富硫气氛能够提高器件的光电转换效率㊂一方面该条件有助于形成铜空位,提高受主浓度从而减小开路电压亏损,另一方面该条件能抑制Cu Sb ㊁Cu i 和V S 的产生,缺陷密度应在1014cm -3量级以下㊂最后,高功函数金属背电极能缓和金属费米能级与吸收层价带的能带弯曲,减少背电极复合,Au 或Pt 可能适合作为CAS 的背电极材料㊂在最优的材料参数下,CAS 薄膜太阳电池的光电转换效率可达21.74%㊂参考文献[1]㊀GREEN M A,DUNLOP E D,HOHL-EBINGER J,et al.Solar cell efficiency tables (version 59)[J].Progress in Photovoltaics:Research andApplications,2022,30(1):3-12.[2]㊀WELCH A W,BARANOWSKI L L,ZAWADZKI P,et al.Accelerated development of CuSbS 2thin film photovoltaic device prototypes[J].Progress in Photovoltaics:Research and Applications,2016,24(7):929-939.[3]㊀YANG B,WANG L A,HAN J,et 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干货多晶硅、单晶硅、HIT、碲化镉、铜铟镓硒和非晶硅薄膜的适用条件
干货多晶硅、单晶硅、HIT、碲化镉、铜铟镓硒和非晶硅薄膜的适用条件6种不同太阳电池光伏阵列发电性能的详细分析，主要结论如下：1）单晶硅、HIT组件在对能量产出要求比较均衡的情况，单晶硅、HIT组件在太阳辐射较高时性能最优，适合在太阳辐射强，多晴天的地区使用。
2）碲化镉在太阳辐射量较高，少云或多云地区，碲化镉有优势。
3）多晶硅和铜铟镓硒多晶硅和铜铟镓硒受太阳辐照影响较前三者大，不适合在太阳辐射变化大，四季分明的地区使用。
4）非晶硅薄膜非晶硅在太阳辐射较低，多阴雨地区才能显现优势。
广州地区较适合使用单晶硅、碲化镉和HIT电池。
1 前言虽然各种电池的组件在标准条件下标定了功率，但是相同标定功率在相同的运行条件下，实际发电效果却有所不同。
对于用户来说他们更关心的是在户外条件下太阳电池组件每千瓦实际的实时和累计发电量。
这些参数能够很好地反映太阳电池组件在实际应用中的实际发电能力。
我们对已建成的单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬这6种不同电池阵列在广州地区的实际发电数据进行分析和研究，有助于大家了解这几种电池的实际发电情况，对光伏系统设计和未来的电站建设都有非常重要的参考意义。
2 光伏系统描述目前中山大学太阳能系统研究所在中山大学东校区工学院C栋楼顶安装了6种不同类型太阳电池的并网光伏系统，如图1。
这些太阳电池类型分为单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬，由这些电池组成的光伏阵列，标定功率范围从1kW到3.2kW。
6种不同太阳电池光伏阵列参数如表1，光伏系统逆变器参数如表2六个光伏阵列从2005年以来被陆续安装，2008年以来陆续加入了薄膜电池和HIT等电池光伏阵列。
为了进一步研究的需要，气象和电气传感器也根据需要安装在光伏系统上。
监测的气象量包括太阳辐照度、环境温度和风速等。
监测的电气量包括了每种太阳电池光伏阵列的直流输出电流和电压，交流输出电流、电压和功率等。
数据采集软件每天在逆变器开始工作了之后读取和记录数据，每3分钟记录一次数据，每天晚上8点数据将被存储到硬盘。
计算方法 太阳能 铜铟镓硒 碲化镉
计算方法太阳能铜铟镓硒碲化镉（原创版4篇）目录（篇1）一、计算方法1.光电转换效率的定义及影响因素2.太阳能电池的工作原理及光电转换过程3.各种计算方法的优缺点比较二、太阳能1.太阳能的来源及利用方式2.太阳能电池在能源领域的应用前景3.太阳能电池技术的发展方向三、铜铟镓硒1.铜铟镓硒材料的结构及性能特点2.铜铟镓硒太阳能电池的工作原理3.铜铟镓硒太阳能电池的优势和局限性四、碲化镉1.碲化镉材料的结构及性能特点2.碲化镉太阳能电池的工作原理3.碲化镉太阳能电池的优势和局限性正文（篇1）一、计算方法1.光电转换效率的定义及影响因素光电转换效率是衡量太阳能电池性能的重要指标，它受到多种因素的影响，如材料质量、工艺水平、环境条件等。
提高光电转换效率可以降低太阳能电池的成本，提高其在能源领域的竞争力。
2.太阳能电池的工作原理及光电转换过程太阳能电池通过光电效应或光化学效应将光能转化为电能。
在光电效应中，当光子入射到太阳能电池表面时，它与电子相互作用，使电子从材料中逸出形成电流。
而在光化学效应中，光子被吸收后产生激发态，电子从激发态回到基态时释放能量，形成电流。
3.各种计算方法的优缺点比较目前，太阳能电池的光电转换效率计算方法主要有两种：标准测试条件和最大功率点跟踪法。
目录（篇2）1.计算方法2.太阳能3.铜铟镓硒4.碲化镉正文（篇2）一、计算方法在能源领域，计算方法是非常重要的。
通过正确的计算方法，我们可以更好地评估能源的消耗和利用情况。
其中，一种常用的计算方法是能量守恒定律。
该定律认为，能量不能被创造或破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
在能源领域，我们可以使用能量守恒定律来计算能源的消耗和利用情况。
二、太阳能太阳能是一种清洁、可再生的能源。
它是由太阳释放出的能量所形成的。
太阳能的利用方式有很多种，其中一种常用的方法是太阳能电池板。
太阳能电池板可以将太阳的光能转化为电能，供人们使用。
此外，太阳能还可以用于热水、风力发电等领域。
碲化镉与铜铟镓硒对比报告
碲化镉与铜铟镓硒对比报告主要特点对比注：科技发展迅速，数据可能不精准。
薄膜光伏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，第三代太阳能电池就是薄膜太阳能电池。
薄膜光伏太阳能电池（TF PV）已经是光伏技术中最耀眼的一员，其生产份额不断扩张。
TF PV以其低成本、低重量和灵活性而发展。
TF PV太阳能电池有几种不同种类，包括铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能板和碲化镉（CdTe）太阳能板。
根据《走向成功的薄膜光伏》和《薄膜、有机、可印刷光伏市场：2007-2015》研究报告中的预测，由于采用简单印刷和roll-to-roll（R2R）制造工艺降低了成本，新产能的增加，以及通过技术改进提高了效率，这些都将使得TF PV成为市场的主要角色，TF PV太阳电池将取代目前市场上由传统的晶硅制造的PV面板而成为主流技术。
铜铟镓硒CIGS电池具有与多晶硅太阳能电池接近的效率，具有低成本和高稳定性的优势，并且产业化瓶颈已经突破，在晶体硅太阳能电池原材料短缺的不断加剧和价格的不断上涨背景下，很多公司投入巨资，CIGS产业呈现出蓬勃发展的态势。
目前全球有30多家公司置身于CIGS产业，但真正进入市场开发的公司只有德国的Wuerth（伍尔特）、Surlfulcell，美国的Global Solar Energy，日本的Honda（本田）、Showa Solar Shell。
2006年、2007年世界CIGS电池组件产能分别为17.5MW、60.5MW，在世界光伏市场上占据的份额很小。
中国的CIGS产业远远落后于欧美和日本等国家和地区，南开大学以国家“十五”“863”计划为依托，建设0.3MW中试线，现已制备出30cm×30cm效率为7%的集成组件样品。
2008年2月，山东孚日光伏科技有限公司宣布与德国的Johanna合作，独家引进了中国首条CIGSSe（铜铟镓硫硒化合物）商业化生产线。
碲化镉太阳能电池优势与缺陷
下图显示在玻璃基板上依序长上Mo、CIGS、CdS、ZnO的 SEM照片。 通常CIGS的晶粒大小与形貌与制造的技术及条件有很大的关 系，但一般的大小都在1um附近。 可能出现在CIGS薄膜内的缺陷包括有差排、叠差、及双晶等。
同步蒸镀法（Coevaporation）
目前最高效率的CIGS太阳电池是利用同 步蒸镀法制造出来的。它用来制备实验 室规模的电池和小组件。 使用到4个各别元素（Cu、In、Ga、Se） 的蒸镀源，所挥发出来的元素会淀积在 一加热的基板上，而反应形成CuIn1xGaxSe2薄膜。
2.碲化镉太阳能电池原理——结构
降低CdTe与金属电 极接触势垒 p型半导体 n型半导体 透明导电氧化层
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的是透光和导电的作用。
用于CdTe／CdS薄膜太阳能电池的TCO必须具备下列的特性：
在波长400～860nm的可见光的透过率超过85％：低的电阻率，
3
工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污 染，生命周期结束后，可回收，强弱光均 可发电，温度越高表现越好。
5.碲化镉太阳能电池优势与缺陷
缺点 第一，碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池 的不断增产的需求。 第二，镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电 池在生产和使用过程中的万一有排放和污染，会 影响环境
国内四川大学的碲化镉薄膜太阳能电池工业化生产技术研究 进展顺利，将推动我国碲化镉薄膜太阳能电池的规模生产。
CdS薄膜与Cu2S/CdS太阳电池
Cu2S／CdS是一种廉价太阳电池，它具有成本 低、制备工艺十分简单的优点。在多种衬底上 使用直接和间接加热源的方法沉积多晶CdS薄膜。
用喷涂法制备CdS薄膜，其方法主要是将含有S 和Cd的化合物水溶液，用喷涂设备喷涂到玻璃 或具有SnO2导电膜的玻璃及其它材料的衬底上， 经热分解沉积成CdS薄膜。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的现状及未来
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的现状及未来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，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。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池是多元化合物薄膜电池的重要一员，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。
本文阐述了铜铟镓硒薄膜太阳能电池的特性和竞争优势;介绍了国内外在铜铟镓硒薄膜太阳能电池领域的研究现状;最后探讨了铜铟镓硒薄膜太阳能电池的应用展望。
关键词：太阳能电池;薄膜;铜铟镓硒;展望近几年，世界各国加速发展各种可再生能源替代传统的化石能源，以解决日益加剧的温室效应、环境污染和能源枯竭等全球危机。
作为理想的清洁能源，太阳能永不枯竭，正成为当今世界最具发展潜力的产业之一。
目前，太阳能电池市场主要产品是单晶硅和多晶硅太阳能电池，占市场总额的80%以上。
由于晶硅电池的高成本和生产过程的高污染，成本更低、生产过程更加环保的薄膜太阳能电池得到快速发展。
现阶段，有市场前景的薄膜太阳能电池有3种，分别是非晶硅、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CuInGaSe2,一般简称CIGS)薄膜太阳能电池。
作为直接带隙化合物半导体，铜铟镓硒吸收层吸收系数高达105cm-1，转化效率是所有薄膜太阳能电池中最高的，已成为全球光伏领域研究热点之一，即将成为新一代有竞争力的商业化薄膜太阳能电池。
1、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的特性和竞争优势太阳能电池的材料一般要求主要包括：半导体材料的禁带宽度适中;光电转化效率比较高;材料制备过程和电池使用过程中，不存在环境污染;材料适合规模化、工业化生产，且性能稳定。
经过数十年电子工业的研究发展，作为半导体材料硅的提炼、掺杂和加工等技术已经非常成熟，所以，现在的商品太阳能电池主要硅基的。
但是，硅是间接带隙半导体材料，在保证电池一定转化效率前提下，其吸收层厚度一般要求150～300微米以上，理论极限效率为29%，按目前技术路线，提升效率的难度已经非常巨大。
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碲化镉与铜铟镓硒对比报告
主要特点对比
注：科技发展迅速，数据可能不精准。
薄膜光伏太阳能电池
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，第三代太阳能电池就是薄膜太阳能电池。
薄膜光伏太阳能电池（TF PV）已经是光伏技术中最耀眼的一员，其生产份额不断扩张。
TF PV
以其低成本、低重量和灵活性而发展。
TF PV太阳能电池有几种不同种类，包括铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能板和碲化镉（CdTe）太阳能板。
根据《走向成功的薄膜光伏》和《薄膜、有机、可印刷光伏市场：2007-2015》研究报告中的预测，由于采用简单印刷和roll-to-roll（R2R）制造
工艺降低了成本，新产能的增加，以及通过技术改进提高了效率，这些都将使得TF PV成为市
场的主要角色，TF PV太阳电池将取代目前市场上由传统的晶硅制造的PV面板而成为主流技术。
铜铟镓硒
CIGS电池具有与多晶硅太阳能电池接近的效率，具有低成本和高稳定性的优势，并且产业化瓶颈已经突破，在晶体硅太阳能电池原材料短缺的不断加剧和价格的不断上涨背景下，很多公司投入巨资，CIGS产业呈现出蓬勃发展的态势。
目前全球有30多家公司置身于CIGS产业，但真
正进入市场开发的公司只有德国的Wuerth（伍尔特）、Surlfulcell，美国的Global Solar Energy，日本的Honda（本田）、Showa Solar Shell。
2006年、2007年世界CIGS电池组件产能分别
为17.5MW、60.5MW，在世界光伏市场上占据的份额很小。
中国的CIGS产业远远落后于欧美和日本等国家和地区，南开大学以国家“十五”“863”计划为依托，建设0.3MW中试线，现已制备出30cm×30cm效率为7%的集成组件样品。
2008年2月，山东孚日光伏科技有限公司宣布与德国的Johanna合作，独家引进了中国首条CIGSSe（铜铟镓硫
硒化合物）商业化生产线。
预计未来几年，CIGS（铜铟镓硒）薄膜太阳能电池的销售将会加速增长，到2015年，CIGS将占薄膜太阳能电池市场的43.3%。
●优点：
CIGS电池具有性能稳定、抗辐射能力强等优势，光电转换效率在各种薄膜太阳能电池中也名列前茅，已接近于晶体硅太阳能电池的转换效率，成本却是其1/3。
另外，CIGS还有光吸收能力强（还可以涵盖波长在700~1200nm之间的红外光区域），能源回收周期短（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）的优点。
正是因为性能优异，CIGS电池被国际上称为下一代的廉价太阳能电池，无论是在地面阳光发电还是在空间微小卫星动力电源的应用上都具有广阔的市场前景。
铜铟镓硒太阳能电池板也可做成柔性，其均匀的颜色和稳定的性能，更加适合与建筑一体化的应用，因此，光伏建筑市场将是该类电池的主要市场。
●缺点：
制程复杂，投资成本高。
关键原料的供应不足。
缓冲层CdS具有潜在的毒性。
CIGS薄膜太阳能电池的主要成分包括Cu、In、Ga、Se等稀有金属和有毒物质，因此寻找新型安全、廉价、无毒的替代材料成为研究热点。
目前主流的高性能CIGS电池制备工艺都要求高真空，使电池的成本难以下降，因此在CIGS电池的产业化发展的过程中，开发诸如电沉积、微粒沉积等非真空的低成本制备工艺也是CIGS太阳能电池研究的发展方向。
碲化镉
人们认为，碲化镉薄膜太阳能电池是太阳能电池中最容易制造的,因而它向商品化进展最快。
碲化镉薄膜太阳能电池在全球市场占有率上已经开始向传统晶体硅太阳能电池发起了挑战，碲化镉薄膜太阳能电池的领军企业美国First Solar公司一度成为全球市值最高的太阳能电池企业。
近年来，已经有许多国家的研究小组已经能够制造出转换效率12%以上的碲化镉薄膜太阳能电池。
中国CdTe薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。
90年代后期，四川大学太阳能材料与器件研究所，在冯良桓教授的带领下在我国开展了碲化镉薄膜太阳能电池的研究，并取得很好的成绩。
最近电池转换效率已经突破13.38%，进入了世界先进行列。
“十五”期间，CdTe电池研究被列入国家高技术研究发展计划“863”重点项目。
我国正处于实验室基础研究到应用产业化的快速发展阶段，CdTe电池的研究，今年的四川阿波罗太阳能科技开发股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太阳能电池核心材料产业化（为期两年，将建设拥有年产碲化镉50吨的生产线、硫化镉10吨生产线）。
●优点
碲化镉薄膜太阳能电池在生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。
标准工艺，低能耗，生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。
●缺点
碲的储量有限。
碲是地球上的稀有元素，发展碲化镉薄膜太阳能电池面临的首要问题就是地球上碲的储藏量是否能满足碲化镉太阳能电池组件的工业化规模生产及应用。
过去碲是以铜，铅，锌等矿山的伴生矿副产品形式，也就是矿渣，以及冶炼厂的阳极泥等废料的形式存在。
虽然据相关报道，地球上已知有碲十数万吨，且130~140公斤碲即可以满足1MW
碲化镉薄膜太阳能电池的生产需要，但是跟硅的储量根本无法相提并论。
镉可能的危害。
由于碲化镉薄膜太阳能电池含有重金属元素镉，使很多人担心碲化镉太阳能电池的生产和使用对环境的影响。
多年来，一些公司和专家不愿步入碲化镉太阳能电池的开发和生产就是因为这个原因。
但研究表明，碲化镉太阳能电池的镉释放量相对于石油，天然气要少，在生产、使用等方面是环境友好的。
附注：。