薄膜太阳能电池研究进展
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。
《2024年CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》范文
《CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》篇一一、引言随着能源危机日益严重，寻找清洁、可持续的能源成为科研领域的重要课题。
薄膜太阳能电池以其高效、环保的特性备受关注。
其中，CZTSSe（铜锌锡硫硒）薄膜太阳能电池因其良好的光电转换效率和稳定性，逐渐成为研究的热点。
本文将深入探讨CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量，以期为相关研究提供参考。
二、CZTSSe薄膜太阳能电池概述CZTSSe薄膜太阳能电池是一种基于铜锌锡硫硒化合物材料的薄膜太阳能电池。
该材料具有较高的光吸收系数和良好的光稳定性，使其在太阳能电池领域具有巨大的应用潜力。
此外，CZTSSe材料还具有较高的环境友好性，符合绿色能源的发展趋势。
三、电学性能研究1. 电流-电压特性电学性能是评估太阳能电池性能的重要指标。
通过测量CZTSSe薄膜太阳能电池的电流-电压曲线，可以了解其开路电压、短路电流、填充因子和光电转换效率等关键参数。
研究表明，通过优化制备工艺和掺杂元素，可以有效提高CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能，从而提升其光电转换效率。
2. 载流子传输与复合载流子的传输与复合过程直接影响太阳能电池的性能。
通过对CZTSSe薄膜太阳能电池的载流子传输机制进行研究，可以深入了解其内部的电子结构、能带关系和缺陷态分布等。
此外，研究载流子复合过程也有助于提高太阳能电池的稳定性和寿命。
四、晶体质量研究1. 晶体结构与形貌晶体结构和形貌是影响CZTSSe薄膜太阳能电池性能的关键因素。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段，可以观察和分析CZTSSe薄膜的晶体结构、晶粒大小和分布等。
这些信息有助于了解薄膜的生长过程和晶体质量，从而为优化制备工艺提供指导。
2. 缺陷分析缺陷是影响CZTSSe薄膜晶体质量的重要因素。
通过光致发光、深能级瞬态谱等手段，可以研究CZTSSe薄膜中的缺陷类型、浓度和分布等。
这些信息有助于了解缺陷对电学性能的影响，为提高晶体质量和改善太阳能电池性能提供依据。
我国碲化镉多晶薄膜电池取得新进展 转化效率达14.4%
我国碲化镉多晶薄膜电池取得新进展转化效率达14.4%日前，中国科学院电工研究所化合物薄膜太阳能电池研究组在CdTe多晶薄膜电池上取得新进展，该团队在普通廉价玻璃上制备出了厚度仅为2μm的CdTe多晶薄膜，经中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心认证，其转化效率达到14.4%，距2012年报道的12.78%转化效率又上了一个台阶，这标志着电工所在CdTe薄膜太阳能电池研究方面取得重要进展。
CdTe为直接带隙半导体，室温带隙宽度为1.45eV，带隙值与太阳光谱非常匹配。
CdTe吸收系数大于104/cm，只需要1μm就可以吸收99%以上、波长小于826nm 的可见光。
厚度仅为硅太阳能电池厚度的1/100，制作周期短、成本低、适合于大规模生产。
因此，以CdTe薄膜太阳能电池为代表的薄膜太阳电池因其高转换效率、低成本和高稳定性倍受科研和产业关注。
今年2月，美国FirstSolar公司通过气相输运方法这种高温制备方法，制备的小面积CdTe太阳能电池的转化效率达到了20.4%，与多晶硅电池相同。
3月，组件的全面积效率达到了17.0%，这种技术的生产成本也率先降低到了$0.55/Wp，是生产成本最低的太阳能电池技术，但其规模生产工艺技术一直为美国少数企业所垄断。
此外，使用低温制备方法磁控溅射技术制备的CdTe多晶薄膜电池最高效率由美国Toledo大学保持，转化效率为14.5%。
此次，电工所在没有使用高阻层的情况下，采用全国产化设备和原料，制备出转化效率达到14.4%的CdTe电池，充分证明了只要研究好器件制备的工艺技术，就能做到国外相同的水平。
这一研究成果为我国CdTe薄膜太阳能电池的研究和产业化奠定了基础，将使我国在CdTe电池产业化得到长足发展。
以上工作得到了中国科学院百人计划择优支持、电工所所科研基金的大力支持。
薄膜太阳能电池硅衬底陷光结构的研究进展
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在 宽波段 范 围 内降低硅 片 表面反 射 率是 提 高太 阳 能 电池 的有 效手 段 ， 刻 技 术 ／ 光 电子 束 刻蚀 ［ 、 应 ７ 叫 反 离子 刻蚀 Ｌ 】Ｒ Ｅ） １ （ Ｉ 和机 械刻槽 等技 术 通过 在 硅 片表 面 １ 制备 亚微米 级 浮栅 使之 成为 可能 。这 几种 方 法可 以在 宽波 段范 围 内 将 入 射 光 的 大 角 度 反 射 率 降低 到 １ Ｏ 以下 ， 在特 定 波段 甚 至 降 低 到 １ 以 下ｌ 。 由此 展 开 ９ ］ 的相关 模拟 研究 均 同实验 结果 吻合 较 好 。严格 的光 波 耦 合分 析＿ １ 表明， 在硅 片 表面 制备 特 定形 状 的周期 性 规则 亚微 米级 浮栅 不但 可 以增加 太 阳光 在硅 片 内 部
薄膜材料的应用及进展
薄膜材料的应用及进展薄膜材料是在一定的加工工艺下制成的厚度小于1毫米的材料。
随着科学技术的不断发展，薄膜材料已经被广泛应用于各个领域。
本文将从应用和进展两个方面介绍薄膜材料的发展现状。
一、应用：1、太阳能电池板：薄膜材料的应用最为突出的便是太阳能电池板。
通过采用热蒸发、电子束蒸发、溅射等技术，在底片上制成彩色薄膜太阳能电池板。
此外，薄膜太阳能电池板具有高效率、轻质化以及柔性等优点，成为新一代太阳能电池板的主要研究方向。
2、面板显示技术：另外，薄膜材料在面板显示技术中也有着广泛的应用，包括LED电视机、手机屏幕等。
甚至在手机屏幕领域，柔性薄膜技术也已经被开发出来，为顾客的应用带来更舒适的体验。
3、储能电池：在储能电池方面，薄膜材料也起到了重要的作用。
采用薄膜材料制成的锂离子电池，相比传统电池，具有更高的能量密度、更佳的稳定性和安全性，因此在大型储能设备、节能照明灯具、电动汽车等领域具有可观的市场前景。
4、靶材和涂层材料：此外，薄膜材料还在很多高科技领域中被用到。
比如在半导体行业，薄膜材料作为靶材和涂层材料，被广泛应用于制作金属薄膜、光学薄膜等，以满足集成电路和显示器等领域的制造需求。
二、进展：1、制备工艺的发展：为了应对不同的应用需求，薄膜材料的制备工艺也在不断优化和改进。
例如，采用热蒸发法制备太阳能电池板，可以提高太阳能电池板的转化效率；采用电镀法和溶胶凝胶法制备锂离子电池，可以提高锂离子电池的功率密度和循环寿命等。
2、薄膜材料的多元化：当前，一些新型薄膜材料正在被研究和开发，以满足更多领域的需求，比如大规模、高功率电池。
石墨烯和二硫化钼等材料的薄膜化制备技术也正在逐渐成熟。
3、柔性薄膜的研究与应用：柔性薄膜技术是近年来比较热门的研究方向，柔性薄膜的应用具有颠覆性的革新意义。
柔性薄膜材料在可穿戴电子设备、可折叠电视，以及挤压式传感器等领域具有广泛的应用前景。
总之，薄膜材料的应用和研究进展表明了其在很多领域中的重要作用。
薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景展望
薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景展望近年来，随着对环境保护和可再生能源的重视，薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景变得越来越受关注。
薄膜太阳能电池作为一种新型能源技术，具有高效率、轻薄柔性和可降低生产成本等优势，被认为是未来新能源发展的方向。
薄膜太阳能电池技术主要使用一种特殊的材料来将光能转化为电能。
与传统的硅太阳能电池相比，薄膜太阳能电池不需要厚重的硅材料，而是使用了更为轻薄的材料，如铜铟镓硒（CIGS）、铜铟镓锌硫（CIGS）或钙钛矿等。
这些材料不仅具有良好的光吸收能力，还具有更高的光电转换效率，能够将太阳能转化为电能的效率提高到一个新的水平。
首先，薄膜太阳能电池技术具有高效率的特点。
相较于传统的硅太阳能电池，在相同的太阳辐射下，薄膜太阳能电池能够将更多的光能转化为电能，大大提高了光电转换效率。
例如，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经突破了20%，甚至达到了23%左右。
这使得薄膜太阳能电池在同等条件下能够产生更多的电能，为新能源的发展提供了更强大的支持。
其次，薄膜太阳能电池技术具有轻薄柔性的特点。
传统的硅太阳能电池通常需要较厚的硅基材料来支撑电池结构，从而导致电池呈现出较大的厚度和刚性。
而薄膜太阳能电池可以使用柔性的基材，如聚合物材料或金属箔，使得电池具有很强的柔性和可弯曲性。
这使得薄膜太阳能电池可以应用于更多场景，例如在建筑材料上直接融合或嵌入，以及应用于柔性电子产品等领域。
同时，薄膜太阳能电池的轻薄性还有助于减少制造成本，并简化安装和维护过程。
此外，薄膜太阳能电池技术具有降低生产成本的优势。
传统的硅太阳能电池的制造过程相对复杂，需要较高的温度和真空条件下的制备工艺，导致制造成本较高。
而薄膜太阳能电池的制造过程较为简单，制备工艺也相对容易上手。
此外，薄膜太阳能电池使用的材料成本较低，而且材料利用率也更高，减少了资源的浪费。
因此，薄膜太阳能电池具有较低的制造成本，有助于提高新能源技术的市场竞争力。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究
铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，传统能源资源的枯竭和环境问题的日益严重，寻找清洁、可再生的能源已成为人类社会发展的迫切需求。
太阳能作为一种无限、无污染的可再生能源，越来越受到人们的关注。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池作为一种高效、低成本的太阳能电池技术，在近年来得到了广泛的研究和应用。
本文旨在全面深入地探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究现状、发展趋势以及面临的挑战，以期为相关领域的研究者和技术人员提供有益的参考和启示。
本文将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理和性能特点进行详细介绍，以便读者对其有一个清晰的认识。
然后，本文将重点分析铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展，包括材料制备、结构设计、性能优化等方面，以及目前面临的主要问题和挑战。
在此基础上，本文将探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的未来发展趋势，包括新型材料、新工艺、新技术等方面的研究和应用前景。
本文还将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池在可再生能源领域的应用价值和前景进行展望，以期为推动该领域的发展提供有益的参考。
二、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理与结构铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池是一种基于多元金属硫化物吸收层的光伏器件，具有高效、低成本和环境友好等特点。
CIGS太阳能电池的基本原理是光电效应，即太阳光照射到电池表面时，光子被吸收层中的金属硫化物吸收并激发出电子-空穴对，这些载流子在电池内部电场的作用下分离并收集，从而产生光生电流。
透明导电层：通常采用氟掺杂氧化锡（FTO）或铟锡氧化物（ITO）等透明导电材料，用于收集光生电子并传输到外电路。
CIGS吸收层：是电池的核心部分，由铜、铟、镓和硒等元素组成的多元金属硫化物，具有较宽的吸收光谱和较高的光电转换效率。
缓冲层：位于CIGS吸收层与透明导电层之间，通常采用硫化镉（CdS）或硫化锌（ZnS）等材料，用于减少界面复合和提高电池性能。
金属背电极：通常采用铝（Al）或银（Ag）等金属材料，用于收集光生空穴并传输到外电路。
薄膜太阳能电池光电转换材料研究进展
收稿日期：2009－12－07基金项目：国防科技大学校预研项目（JC08－01－06）作者简介：郑春满，1976年出生，博士，副教授．主要从事能源材料研究。
E －mail ：zhengchunman@sohu．com 薄膜太阳能电池光电转换材料研究进展郑春满郭宇杰谢凯韦永滔（国防科技大学航天与材料工程学院，长沙410073）文摘在对太阳能电池基本原理进行介绍的基础上，综述了近年来光电转换材料的发展情况，重点对各种材料的优缺点、制备方法以及未来的发展趋势进行探讨。
关键词太阳能电池，薄膜，光电转换材料，转换效率Recent Progress in Developing Photoelectric ConversationMaterials for Thin-Film Solar CellsZheng ChunmanGuo YujieXie KaiWei Yongtao（Department of Material Engineering and Applied Chemistry ，School of Aerospace ＆Materials Engineering ，National University of Defense Technology ，Changsha 410073）Abstract The photoelectric conversation materials are the key part ，which decides the conversation efficiency ofthe thin-film solar cells．The photoelectric conversation materials that can be used in the thin film solar cells mainly include inorganic semiconductor materials and organic materials．In the present paper ，the basic principle of thin film solar cells is introduced and the development of the two materials is reviewed．The advantage and disadvantage ，the preparation methods and the future trends of every material are discussed．Key words Solar cells ，Thin-film ，Photoelectric conversation materials ，Conversation efficiency1引言太阳能电池作为解决人类所面临的能源与环境问题的最佳选择，具有来源广泛、使用方便、无污染等优点，在航空、航天、通讯及微功耗电子产品等领域具有广阔的应用前景［1］，因而逐渐成为研究的重点方向和主流［2－3］。
氧化锌薄膜太阳能电池的制备与性能研究
氧化锌薄膜太阳能电池的制备与性能研究随着全球能源危机的日益加剧，太阳能作为一种可持续性的清洁能源备受青睐。
那么如何提高太阳能电池的效率成为了研究的重点。
氧化锌薄膜太阳能电池具有优良的光电性能，制备简单且成本低廉，因此成为近年来备受研究的焦点之一。
一、氧化锌薄膜太阳能电池的原理氧化锌薄膜太阳能电池的核心结构包括N型氧化锌薄膜、P型半导体以及电解质三部分。
P型半导体一般采用有机材料，例如聚合物或者有机分子，作为光敏层。
针对这种结构的太阳能电池，最主要的光转换层就是有机半导体材料。
当入射光照射到电解质一侧的PN结时，光子会被捕获并产生电子空穴对。
电子和空穴分别由电荷分离层方向迁移，进而到达电极，形成光电流。
由于氧化锌薄膜具有优良的透明性，方便光子的穿透，因此大大增加了电池的效率。
二、氧化锌薄膜太阳能电池的制备方法1、溶胶-凝胶法制备溶胶-凝胶法最先是应用在制备氧化铟和氧化锡的薄膜领域。
溶胶-凝胶法首先是通过溶胶的形成，然后在凝胶的基础上制备出氧化锌薄膜。
因此，此法的优点在于控制性好，可以通过调整预处理的条件来控制质量和厚度。
同时，该方法具有生产过程简单，成本低廉的优点。
2、热蒸发制备热蒸发方法是制备氧化锌薄膜的另一种常用方法。
它也是利用热源使氧化锌辐射进入真空环境，形成形成氧化锌薄膜。
这种方法的优点是制造工艺简单，加工精度可控，同样具有较高的能量转化效率。
此外，还能够利用一些化学原理在氧化锌薄膜上获得一些理想的微结构。
三、氧化锌薄膜太阳能电池的性能研究不同制备方法制备出的氧化锌薄膜太阳能电池，性能也会有所不同。
以下分别从光电性能及稳定性两方面进行探讨。
1、光电性能氧化锌薄膜太阳能电池的效率主要分为短路电流、开路电压和填充因子三个方面。
在这三方面都取得了显著进展。
此外，利用氧化锌材料结构调控实现了氧化锌薄膜的复合结构，提高息波效率，有望进一步提高元件的性能。
2、稳定性稳定性是影响太阳能电池性能的一个主要问题。
SiGe∶H薄膜太阳能电池研究进展
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关 键 词 Ｓ ｉ Ｇ ｅ ： Ｈ薄膜 太阳能电池 光谱 响应 转换效率 叠层技术
中图分类号 ： ＴＭ９ １ ４ ． ４
文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ０ ｆ Ｓ ｉ Ｇｅ ：Ｈ Ｔｈ ｉ ｎ Ｆｉ Ｉ ｍ Ｓ ｏ ｌ ａ ｒ Ｃｅ ｌ ｌ
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膜在 太阳能电池制备 方面的优越性及其 最新研 究进展 ， 总结 了提 高 Ｓ ｉ Ｇｅ： Ｈ 薄膜太 阳能 电池效率 的几种方法 ， 着重
无机化合物类薄膜太阳能电池研究与发展
无机化合物类薄膜太阳能电池研究与发展下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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CIGS薄膜太阳能电池研究新进展
２ ５ ８
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ３ 年９ 月 第３ ４ 卷第５ 期
ＣＩ ＧＳ 薄膜太 阳能 电池研 究新进展
刘 晓剑 ，王玲 ，王宏芹 ，万超
（ １ ． 哈尔滨工业 大学 ，黑 龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ； ２ ． 中国电器 科学研究院有 限公司 ，广东 广州 ５ １ ０ ３ ０ ０ ）
Ｋ ｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ ； Ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ； Ｆ ｉ ｌ ｍ
Ｄ ｏ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｄ ｅ ： Ａ Ａｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｉ Ｄ ： １ ０ ０ １ － ３ ４ ７ ４ ， ２ ０ １ ３ ， ０ ５ － ０ ２ ５ ８ － ０ ６
单 晶硅 、多 晶硅 以及非 晶硅硅 系太 阳能 电池在
示 。Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ 薄膜太阳能电池与ＣＩ Ｓ 系 、ｓ ｉ 系５ ￣ ［ Ｉ Ｃｄ Ｔ ｅ 系薄 膜 电池相比其性能具 有如下显著 的优点 ：
（ １ ）Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ 是 由Ｇ ａ 取 代Ｃ Ｉ Ｓ 中部分 的Ｉ ｎ 得 到黄铜
太 阳能 电池领域 占据 着不可 撼动 的地 位 ，化 合物半
其他 类型 的太 阳能 电池难 以望其 项背 ，然 而其高 昂
的 制备成 本使其 只 能应用于 高层 次不 计成本 的特殊 场合 ，如 太 空和军事 等领域 。在 各领 风骚 的太 阳能 电池阵容 中 ，铜 铟镓硒 （ Ｃ Ｉ ＧＳ ）薄膜 太阳能 电池以 其 较高 的转换 效率 、稳定 的性 能以及 广 阔的应 用前
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｐ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｕ ｍ ｇ ａ ｌ ｌ ｉ ｕ ｍ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｉ ｄ ｅ ｌ Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ ） ｔ ｈ ｉ ｎ ｆ ｉ ｌ ｍ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｓ ｐ ｒ ｕ ｎ ｇ ｕ Ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ
非晶硅薄膜太阳能电池研究进展
２ 提 高非 晶硅 薄 膜太 阳能 电池转 化 效 率 的方
ｅ ｍｐｈ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｎ．Ｔｈ ｅ ｅ ｏ ｅ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔｔｅ ｄ ｏ ｎ ｒ ｎ ｆａ—Ｓｉ ：Ｈ ｈ ｎ ｆｌ ｓ ｌｒ ｃ ｌｓｗａ ｒ ｄ ｃｅ ｔ ｉ ｍ ｏ ａ ｅ ｌ ｓ ｐ ｅ ｉｔ ｄ． ｉ Ｋｅ ｒ ：ａ—Ｓ ：Ｈ ｈｎ ｆｌ ；ｌｇ ｔｔａ ｐ ｎ ｔｕｃｕ ｅ；ｌｇ ｔ—ｉ ｄ ｃ ｄ ｄ ｇ ａ ｔｏ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄｓ ｉ ｔ ｉ ｍ ｉ ｉｈ ｒ ｐ ｉ ｇ ｓｒ ｔ ｒ ｉｈ ｎ ｕ ｅ ｅ ｄａｉｎ ｔ ｓ ｒ
的转化效率 。相对非 晶硅／ 晶硅 （ —Ｓ ｌ —Ｓ） 微 ａ ｉ￣ ／ Ｃ ｉ 叠层 而言可 以 设计 只提 高４ ０—７０ｎ ０ ５ ｍ太 阳光的界面反射率 ， 这样既 可以保证 底 电池能够 吸收到 足够 的太 阳光 ， 又可 以提高顶 电池的光 吸收 ， 实 现 顶 、 电 池 的 电 流 匹 配 。 底 中间层材料必须具有 以下特征 ： （ ） 明、 １透 导电 、 吸收系数小 ； 光 （） ２ 折射率 和厚度要满足一定要求 （ 能对 短波 长光具有较好 反射 ， 对长波长光具有较好的透射 ） ； （ ） 积温度要 与电池制备工艺相 匹配 ； ３沉 （） ４ 材料来 源丰富 、 成本低 、 制备工艺成熟 。
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世界CIGS薄膜太阳能电池技术产业进展研究
Ｓ ｅ ２ ｐ ｏ ｌ ｙ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｉ ｎ — ｆ ｉ ｌ ｍ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ） ）；２ ０ ０ ３ 年 Ｒ ａ ｍａ ｎ ａ ｔ ｈ ａ ｎ ， Ｋ． 等 （ （ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ １ ９ ． ２ ％ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ
王 志玲
王 志玲 ：女 ， １ ９ ８ ２ 生 ，硕 士研 究 生 ． 助 理 研 究 员 ．主 要 从 事 科 技 信 息 研 究。
关键词
薄膜太 阳能 电池 ；铜铟镓硒 ；Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ ；知 识 图谱 ；专利 分析
ＤＯＩ ：１ ０３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． ０ １ ０
图１ ２ ０ ０ ０ － ２ ０ １ １ 年Ｃ ｌ Ｇ Ｓ 薄膜太阳能电池论文分布 地位 ，此外 中国、韩国、法国、瑞士等发文数量也较 多， 且从文献引用关系来看，形成两个以美国和 日本为中心的
群 组 ，德 国和 法 国与 美 国关 系 比较 紧密 ； 印度 、墨西 哥 对 Ｈ本研 究 文献 的 引用 更 多 ，此 外 ，瑞 典 与波 兰 、瑞 士 与英 国等也存在引用关 系；中国、韩国、台湾等 国家和地区的
能好、适用性强等特点，光电转换效率 （ 即每平方米太 阳 能电池单元将 日照能量转换为电能的转换效率 ）居各种薄 膜 太 阳 能 电池 之 首 ，理 论 光 电转 换 效 率 可达 ２ ５ ％ ～３ ０ ％，
柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池的研究进展
化合 物 薄膜 太 阳 电 池 。虽 然 硅 基 薄膜 太 阳 电池 产 德 国太 阳能 和 氢 能 研究 机 构 （ Ｚ Ｓ Ｗ） 等 均 在 含 钠 ０ ％的 Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ 业化程度高 ，但 光 电转换效率低 、寿命短 、稳定 玻璃 基板 上制 备 出光 电转 换效 率 超 过 ２ 这 些研 究成 果 已非 常接 近 多 晶硅 太 性差 ；染料敏化太 阳 电池成本 低廉 、制备 工艺 薄膜 太 阳 电池 ， 简单 ，但 是 目前 仅 处 于 实 验 室 研 究 阶段 ，最 高 转 阳电池 最高 转 换 效 率 ， 且仍有 进一步提升的空间。
本 、高效率 、性能稳定等优点 ，成为近年来 光伏 量 比功率 高等 优点 ，可 大 规 模 应 用 于 弧 形 光伏 屋顶 、光 伏 窗 帘 、光伏 帐篷 、便 携 式 应 急 充 电 背 产业 研究 的重 点 。
为手机 或 手提 电脑 充 电 ） 、太 阳能 汽 车 等¨ ， 铜铟硒 （ Ｃ ｕ Ｉ ｎ Ｓ ｅ ： ） 属于 Ｉ － Ｉ Ｉ Ｉ — Ｖ Ｉ 族 化 合 物半 导 体 包 （ 材料 ， 是较 理 想 的薄膜 光 伏 器 件材 料 。但 其 能 带 隙 具 有 非常广 阔 的应用 前 景 。柔 性 Ｃ Ｉ Ｇ Ｓ薄膜 太 阳电 值 只有 １ ． ０ ４ ｅ Ｖ ， 略低 于太 阳光谱所 对 应 的最佳 带 池 的制 备 与 玻 璃 基板 电池 制 备 无 论 在 材 料 制 备 工
第３ ３卷 第 期 ２ ０ １ ３年 ５月
桂
林 理 工
大 学 学 报
Ｖ０ １ ． ３３ Ｎｏ ． ２ Ｍａ ｖ ２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｇｕ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
CuInSe2
CuInSe2薄膜太阳能电池研究进展冶金科学与工程学院王博093511021摘要：关键字：铜锢稼硒是薄膜PV产品的重要一员，制备所用材料CIS和C工GS，一般称为I一111一VIZ薄膜材料，是具有黄铜矿结构的化合物半导体。
经过多年的研究总结，其优点可以归纳如下「39一41〕:(l)通过掺入适量Ga替代部分工n，可以使半导体禁带能隙在1.0~1.6eV之间可调，非常适合制备最佳带隙的半导体化合物材料，这是CIGS材料相对于硅系PV材料的最特殊优势。
(2)CIGS材料的吸收系数高，达到105cm一，。
(3)利用CdS作为缓冲层(具有闪锌矿结构)，和具有黄铜矿结构CIGS吸收层可以形成良好的晶格匹配，失配率不到2%。
(4) 在光电转化过程中，作为直接能隙半导体材料，当有载流子注入时，会产生辐射复合过程，辐射过程产生的光子可以被再次吸收，即所谓的光子再循环效应。
(5) CIGS系半导体没有光致衰退效应，这是Si系太阳电池很难克服的效应。
(6) CIGS薄膜的制备过程具有一定的环境宽容性，使得C工GS太阳电池在选择衬底时，具有较大的选择空间。
在所有薄膜太阳能电池中，C工GS保持着最高的实验室记录，在2007年，美国可再生能源实验室，用三步共蒸发法制备的铜锢稼硒薄膜太阳能电池，转化效率达到了19.9%〔42]。
其制造成本低，能量偿还时间在一年之内，远远低于晶体太阳电池。
用溅射后硒化的方法制备的大面积薄膜电池组件的效率已经达到13.4%「38」。
所以CIGS的产业化研究受到各发达国家的普遍重视。
近年来，光伏工业呈现加速发展的趋势，发展的特点是:产量增加，转化效率提高，成本降低，应用领域不断扩大。
与十年前相比，太阳能电池价格大幅度降低。
可以预料，随着技术的进步和市场的拓展，光电池成本及售价将会大幅下降。
2010年以后，由于太阳能电池成本的下降，可望使光伏技术进入大规模发展时期。
随着技术的进步，薄膜太阳能电池的发展将日新月异，在未来光伏市场的市场份额将逐步提高。
CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景
万方数据万方数据万方数据产线正在建设中，他们的技术路线是Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ共蒸发，并进行２次硒化，平均转换效率８．５％。
ＷｕｒｔｈＳｏｌａｒ公司在德国的一所学校的屋顶上设置了一个５０ｋＷ的ＣＩＧＳ组件发电系统，是现在世界上最大的ＣＩＧＳ发电系统。
从已经开始生产的生产线工艺路线上看。
以Ｃｕ、ｌｎ、Ｇａ溅射成膜然后硒化的技术路线是主流技术。
日本的昭和壳牌石油、美国的ＳｈｅＩＩＳｏＩａｒ公司、ＧＳＥ公司都采用此种工艺路线，特点是组件效率较高，生产工艺稳定。
德国的ＷｕｒｔｈＳｏＩａｒ公司采用Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ共蒸发，并进行２次硒化工艺，效率较低，工艺不稳定。
日本松下电器也采用共蒸发工艺，虽然组件的最高效率较高，能达到１５％～１６％，但是工艺非常不稳定，经过１０年的开发，到现在也不能实现中试水平的生产。
由此可见以Ｃｕ、ｌｎ、Ｇａ溅射成膜加硒化为主的工艺路线将成为ＣＧＳ组件生产的主流。
从以上的情况可以看出，无论研发的时间和历史、研究力量、研究公司的数量还是从国外所达到的光电转化效率以及成品率的数据，国外的研究水平都是国内所无法企及的。
与国际上研究开发的力度和规模相比较，国内对ＣｌＧＳ薄膜太阳能电池的研究几乎微不足道，以自然科学基金和国家８６３计划为主的基础研究资金投入不足３Ｏ０万人民币。
相关基础研究水４６Ｊ新衄斟产业２０惦．４平较低，国内目前达到的实验室最高光电转化率仅约为１０％。
以产业化为目的的研究项目有南开大学光电子所的“２００１年能源技术领域后续能源技术主题太阳能薄膜电池”８６３项目ＣＩＧＳ课题，科技部资金支持强度约２０００万人民币，目标是建成０．３ＭＷ中试线。
大约在２００１年以前国内从事ＣＧＳ薄膜太阳能电池研究的单位极少，稍有影响的是天津南开大学光电子所和作者所在的清华大学机械工程系功能薄膜研究室。
之后如北京大学重离子实验室、清华大学材料科学与工程系、中国科技大学等也开始开展ＣＳ系太阳能电池的研究。
薄膜太阳能电池的制备及应用研究
薄膜太阳能电池的制备及应用研究在日益紧张的能源短缺背景下，太阳能电池作为一种清洁绿色的新型能源，备受关注。
与传统的硅晶太阳能电池相比，薄膜太阳能电池具有更高的光电转换效率和更大的灵活性，逐渐成为研究的热点之一。
本文将介绍薄膜太阳能电池制备及其应用研究的进展和趋势。
一、薄膜太阳能电池制备技术薄膜太阳能电池主要由多层薄膜堆积结构组成，其中光吸收层、电荷分离层和电子传输层等是实现高效能量转换的关键部分。
目前，主要的薄膜太阳能电池有非晶硅、染料敏化型（DSSC）、有机太阳能电池（OSC）和钙钛矿太阳能电池（PSC）等。
（一）非晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池是最早被研究和应用的一种薄膜太阳能电池。
其基本结构是由玻璃基板、导电层、p-i-n结构薄膜和金属电极组成。
非晶硅薄膜由于具有高的光吸收系数和高的载流子迁移率，因此具有较高的光电转换效率。
但是其低稳定性和性能退化等问题限制了其应用。
（二）染料敏化型太阳能电池染料敏化型太阳能电池常用的是钛酸盐作为阳极材料，以染料分子为光吸收层进行光电转换。
其基本结构是由导电玻璃、导电链、暴露于染料敏化电解液中的TiO2纳米晶、染料分子和反电极组成。
染料敏化型太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的成本，但是其稳定性仍存在问题，需要进一步改进和优化。
（三）有机太阳能电池有机太阳能电池以有机分子或聚合物为光吸收层，光生载流子的传输过程中利用电子与空穴的相互作用进行光电转换。
其优点是重量轻、柔性好、性能可调，但是其效率仍需要提高和稳定性也需要解决。
（四）钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年发展起来的一类新型太阳能电池。
其光吸收层为有机-无机钙钛矿晶体，具有高的光吸收系数和光电转换效率，已经成为应用研究的热点。
此外，钙钛矿太阳能电池具有可调性强、制备工艺简单等优点。
二、薄膜太阳能电池应用研究随着薄膜太阳能电池制备技术的不断发展，其应用领域也逐渐扩大。
目前，薄膜太阳能电池主要应用于移动电源、灵活显示屏、无线传感器等领域，未来还将有更广泛的应用前景。
薄膜太阳能电池的研究现状与分析
硅太 阳电池 的生产线 ０ ９ 月 １ 日． ２ ０ 年２ ８ 福建钧 石能源
有 限公 司投 资 的非 晶硅薄 膜太 阳能 电池 项 目总 金额
术 开 发 ． 建设 我 国第 一 条 铜锢 硒 薄 膜 太 阳 能 电池 将
［】 １ 车孝 轩 著 ． 阳 能光 伏 系 统 概论 ． 汉 ： 汉 太 武 武
大学 出版 社 ．０ ６１ ． ２０． ０
中试 线 ， 我 国成 为 继 德 、 、 使 美 日之 后 的第 ４ 开 展 个 这 种 电 池 中试 开发 的 国家 ． 将形 成 具 备 自有知 识 并
产权 的铜锢 硒薄 膜 太 阳能 电池产 业一 ２３染 料敏 化纳 米 晶太 阳能 电池 （ Ｓ Ｃ） ． Ｄ Ｓ
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薄膜太阳能电池研究进展
罗志聪
（武汉理工大学理学院应用化学）
摘要：薄膜太阳能电池作为一种新能源材料，近年来得到的飞速发展和进步，其良好的发展前景，促使着千千万万的科技工作者竞相研究相关技术与产品。
本文主要介绍薄膜太阳能电池的发展历程及其未来的展望，并通过简略介绍各代薄膜太阳能电池的基本特点，让读者对薄膜太阳能电池的发展历程有基本了解。
关键词薄膜太阳能电池发展历程特点
前言
随着经济社会的发展，在工业革命以来，人类的科技水平一直保持高速发展，极大地改善了人类的生活水平，以至于大量的自然资源被消耗殆尽，寻找并开发可再生新能源早已成为了广大科技工作者的工作重心。
太阳能作为一种良好的新能源，目前多国投入大量资金用于太阳能的开发利用。
如今光电技术已经成为热门的学科，同时它与各种学科之间的互相交叉也大大促进了各种新的光电子材料的发展。
例如，薄膜技术与光电子学领域的互相渗透使得光电子薄膜技术不断迅速发展，涌现了各种新型的光电薄膜器件，并且这些光电薄膜器件正在以较快的速度不断发展和进步。
对光电薄膜材料的研究和开发工作是非常活跃的，所涉及的光电薄膜材料也很丰富，相应技术的更新换代周期越来越短。
正文
目前社会上所流通的薄膜太阳能电池材料包括：Ge和si单晶以及以它们为基的掺杂体；化合物半导体有：CdS、CASe、CdTe，ZnSe、HgSe、HgTe，PbS，PbSe、InP、InAs，InSb、GaAs，GaSb等【1】。
按照国际上通行的太阳能电池分类标准：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；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(C I G S)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池，其中一个重要的指标是制造成本必须可以达到低于75日元／W (5元人民币/W)的水平【2】；从技术路线发展看，硅薄膜电池已经发展到第四代——非晶硅/微晶硅双结叠层电池，这种非晶硅与微晶硅叠层的基本结构成为未来硅薄膜电池的主流发展趋势【3】。
第一代太阳能电池为单晶硅太阳电池，晶体硅电池是PV(Photovoltaic)市场上的主导产品，优点是技术、工艺最成熟，电池转换效率高，性能稳定，是过去20多年太阳电池研究、开发和生产主体材料。
缺点是生产成本高。
在硅电池研究中人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，进一步提高效率。
如发射极钝化、背面局部扩散、激光刻槽埋栅和双层减反射膜等，高效电池在这些实验和理论基础上发展起来的【4】。
第二代太阳能电池为多晶硅、非晶硅等低成本太阳能电池。
其中非晶硅太阳能电池由于具有较高的转换效率和较低的成本及重量轻等特点，有着极大的潜力。
但同时由于它的稳定性不高，直接影响了
它的实际应用。
多晶硅薄膜在长波段具有高光敏性，能有效吸收可见光，具有与晶体硅一样的光照稳定性，因此被公认为是高效、低耗的理想光伏材料。
在制造工艺上，多晶硅薄膜电池集电池和组件于一体，从而大大降低了生产成本【5】。
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(C I G S)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。
这一代电池的优势主要体现在以下几个方面：1、半导体锁具备的禁带宽度有利于对电池进行帶隙裁剪；2、结晶效果良好；3、对于Si系半导体，Na等碱金属的存在会极大地影响半导体的性能，而在CIGS 系中，微量的Na则会提高转化效率和成品率；4、CIGS是已知的半导体材料中光吸收系数最高的，达到105/cm；5、没有光致衰退效应（SWE）的半导体材料，光照甚至会提高CIS的转换效率，因此此类太阳能电池的工作寿命长；6、CIGS是一种直接带隙的半导体材料，最适合薄膜化。
同时由于其极高的光吸收系数，电池吸收层的厚底较小，大大降低了原材料的消耗【6】。
第四代太阳能电池为非晶硅/微晶硅双结叠层电池。
研究表明，微晶硅薄膜太阳能电池的制备技术能与现有非晶硅薄膜电池的制备技术兼容，而且微晶硅薄膜电池几乎不存在光致衰退效应。
但微晶硅薄膜太阳能电池吸收系数低、沉积速率较慢、带隙较窄。
目前，微晶硅薄膜太阳能电池的沉积速度都还不是很快。
努力提高微晶硅薄膜太阳能电池的沉积速率将是未来的研究方向【7】。
结语
历经数十年的发展，太阳能电池无论是材料、结构的丰富，制备工艺的改进，还是新理论的建立，都是为了降低生产成本，提高转换效率。
现有的薄膜太阳能电池都存在光电转换效率不是高这一共同缺点，如何提高光电转换效率并降低生产成本，这是该领域研究的重点。
相信通过世界各国研究人员的共同努力，随着新材料的出现和新工艺的改进，薄膜太阳能电池的转换效率及稳定性将会得到进一步提高，逐步降低的生产成本也会有利于将来的大规模上网，薄膜太阳能电池将在以后的生产和生活中它将给人们带来更大的帮助。
参考资料：
【1】徐慢，夏冬林，杨晟，赵修建，薄膜太阳能电池，材料导报，2006
【2】庄大明，张弓，CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景，新材料产业，2005
【3】高鹏，2012的新希望——薄膜太阳能电池发展趋势分析与应用展望，电力技术，2010
【4】汪建军，刘金霞，太阳能电池及材料研究和发展现状，浙江万里学院学报，2006
【5】刘玉萍，陈枫，郭爱波，李斌，但敏，刘明海，胡希伟，薄膜太阳能电池的发展动态，节能与环保，2006
【6】庄大明，张弓，CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景，新材料产业，2005
【7】章诗，王小平，王丽军，朱玉传，林石裕，顾应展，田健健，周成琳，薄膜太阳能电池的研究进展，材料导报，2010。