……CIS太阳能电池

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CIGS薄膜太阳能电池解读

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
CIGS薄膜太阳能电池的结构
结构原理

减反射膜：增加入射率 AZO：低阻，高透，欧姆接触 i-ZnO：高阻，与CdS构成n区 CdS：降低带隙的不连续性，缓冲晶格不匹配问题 CIGS：吸收区，弱p型，其空间电荷区为主要工作区 Mo: CIS的晶格失配较小且热膨胀系数与CIS比较接近
测试设备主要有：台阶仪，SEM，XRD, RAMAN、分度光透射仪、I-V 分析系统等
铜铟镓硒（CIGS）太阳电池制造工艺路线
清洁—基膜—单元或多元磁控溅射—沉积—硒化—防护膜—随机检测—印刷—切割—检测—组装—检测—包装。
CIGS薄膜太阳能电池的制备
• CIGS薄膜太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO一般采用磁控溅射的方法,工艺路线比较成熟 • 最关键的吸收层的制备有许多不同的方法，这些沉积制备方法包括:蒸发法、溅射后硒法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法

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。
CIGS薄膜太阳能电池介绍
二、铜铟硒（CIS）薄膜太阳能电池介绍三、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池介绍
一、第三代太阳能电池

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。

CIS以及CIGS太阳能电池板

In性质
铟（49）是银白色并略带淡蓝色的金属，熔点156.61℃，沸点2080℃，密度7.3克／厘米3（20℃）。很软，能用指甲刻痕，比铅的硬度还低。铟的可塑性强，有延展性易溶于酸或碱；不能分解于水；在空气中很稳定铟在地壳中的分布量比较小，又很分散，稀有金属。电子计算机（InSb），电子，光电，国防军事，航空航天，核工业，现代信息技术
Se性质
Se（34）一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等。光敏材料：油漆、搪瓷、玻璃和墨水中的颜色、塑料。光电池、整流器、光学仪器、光度计等。硒在电子工业中可用作光电管，在电视和无线电传真等方面也使用硒。硒能使玻璃着色或脱色，高质量的信号用透镜玻璃中含2％硒，含硒的平板玻璃用作太阳能的热传输板和激光器窗口红外过滤器。
CIS，CIGS制造技术众多，但结构相似：Cu(InGa)Se2/CdS，钼（Mo）基板
最早是用n型半导体CdS作窗口层，其禁带宽度为2.42ev，一般通过掺入少量的ZnS，成为CdZnS材料，主要目的是增加带隙。近年来的研究发现，窗口层改用ZnO效果更好，ZnO带宽可达到3.3eV，CdS的厚度降到只有约50nm，只作为过渡层。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。
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，提升电池转化效率。镉毒性解决办法：替代材料：ZnS，ZnSe，InxSey，In2S3等去掉CdS层，ZnO TCO直接做在CIGS上

CIGS薄膜太阳能电池

CIGS薄膜太阳能电池(diànchí)介绍
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 电池简介

通过掺入适量的ga以替代部分in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104一17ev范围内可以根据设计调整以达到最高的转化效率
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。
•
•
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。
CIGS 材料特性
CIGS结构特性
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% 。

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％。

晶合cis bsi工艺

晶合cis bsi工艺
晶合CIS BSI工艺是一种用于太阳能电池生产的工艺技术。

CIS
代表铜铟硒（Copper Indium Selenide），BSI代表背面照射
（Back Side Illumination）。

这种工艺技术结合了CIS薄膜太阳
能电池和BSI工艺的优点，以提高太阳能电池的效率和性能。

首先，让我们来看CIS薄膜太阳能电池。

CIS薄膜太阳能电池
采用铜、铟、硒等元素的化合物薄膜作为光吸收层，具有良好的光
吸收特性和较高的光电转换效率。

相比于传统的硅太阳能电池，CIS
薄膜太阳能电池在低光照条件下表现更好，同时具有较高的光电转
换效率。

其次，BSI工艺是一种通过反转晶体管的制造工艺，使得光可
以直接穿透衬底并被感光元件吸收，从而提高光电转换效率。

BSI
工艺可以减少光信号在传感器中的传播距离，减小光信号的衰减，
提高光电转换效率，尤其适用于低光条件下的应用。

结合CIS薄膜太阳能电池和BSI工艺，晶合CIS BSI工艺可以
在光电转换效率、低光条件下的性能以及制造成本等方面发挥优势。

这种工艺技术的发展对于推动太阳能电池产业的进步具有重要意义，
有望为可再生能源领域的发展带来新的突破。

总的来说，晶合CIS BSI工艺是一种结合了CIS薄膜太阳能电
池和BSI工艺的先进技术，具有提高太阳能电池性能和效率的潜力，对于推动可再生能源产业的发展具有重要意义。

希望这个回答能够
满足你的需求。

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。

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。

CIGS薄膜太阳能电池解析

现在CIGS组件处于产业化初级阶段，主要是美国、德国和日本等发达国家公司。其工艺各具特色，主要采用的都是真空溅射技术，区别主要是制备 CIGS吸收层的部分工艺差别。下表给出了主要公司生产工艺比较。可以看出，最主流形式是溅射金属预制层后硒化工艺。该工艺对溅射设备防腐要求低，维护简单，生产过程更容易控制。也有采用四元化合物靶直接溅射CIGS的研究，由于设备防腐要求高，吸收层存在缺陷，溅射后仍需要热退火处理，这种方法现阶段没有表现出产业化优势。

CuInSe2黄铜矿晶格结构
非晶硅薄膜太阳能电池的优点
• • • • • • 低成本能量返回期短大面积自动化生产高温性好弱光响应好(充电效率高) 其他
• 低成本
• 单结晶硅太阳电池的厚度<0.5um。 • 主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的硅烷，这种气体，化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能电池的原材料本约RMB3.5-4（效率高于6%） • 且晶体硅太阳电池的基本厚度为240-270um，相差200多倍，大规模生产需极大量的半导体级，仅硅片的成本就占整个太阳电池成本的65-70%，在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本已上升到RMB22以上。
非晶硅太阳电池的市场
• 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)。 • 德国RWESCHOOTT公司也具有30MWp年产量,全部用于建大规模太阳能电站。

CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状

结构特点及优势
01
结构特点
02
CIGS薄膜太阳能电池通常由多层薄膜组成，包括前电极、窗口层、CIGS吸收层、背电极等。
03
各层之间通过物理或化学方法紧密结合，形成一个连续且稳定的结构。
结构特点及优势
高效率
CIGS薄膜太阳能电池的转换效率较高，目前实验室最高效率已达到23%以上。
稳定性好
CIGS材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，能够在高温和恶劣环境下保持性能稳定。
生产效率与规模
电镀法和喷涂法具有较快的沉积速率和较大的生产规模潜力，适用于大规模生产。而真空蒸发法生产效率相对较低，更适合于小批量、高精度生产。
04
CIGS薄膜太阳能电池性能评价
光电转换效率
01
CIGS薄膜太阳能电池的光电转换效率已达到较高水平，实验室条件下的最高效率已超过20%。
02
通过优化材料组成、改进制备工艺和引入新型结构等方法，CIGS 薄膜太阳能电池的光电转换效率仍有提升空间。
喷涂法制备的薄膜质量相对较低，需要进一步优化工艺参数和提高材料性能。
不同制备方法比较
设备成本与工艺复杂度
真空蒸发法和电镀法需要较为昂贵的设备和复杂的工艺控制，而喷涂法设备简单、成本低廉。
薄膜质量与性能
真空蒸发法制备的薄膜质量较高，电镀法和喷涂法制备的薄膜质量相对较低，但可通过优化工艺参数加以改善。
通过调整蒸发源的加热温度和蒸发速率，可以精确控制薄膜的成分和厚度。
03
设备成本高
真空蒸发法需要高真空设备和精密的控制系统，因此设备成本较高。
电镀法
电解液中的沉积
01
在含有CIGS离子的电解液中，通过施加电流使离子在基板上还

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

CIS太阳能电池

CIS太阳能电池结构和优势闫伟超2008221113100013本文首先简要介绍一下太阳能电池的基本原理、在未来生活中可能的应用，然后介绍一下我们院目前阶段研究的CIS太阳能电池的结构、制备方法以及其主要优势，最后简要列举了几个影响太阳能电池性能的因素。

太阳能电池的基本原理：以硅太阳能电池为例，当光线照实太阳能电池表面时，一部分光自卑硅材料吸收光子的能量，传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N节两侧集聚形成了电势差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率，这个过程的实质是：光子的能量转换成电能的过程。

其中最基本的结构单元就是P-N节，本文中的例子就是以CuInS2作为P型、ZnO作为N型来工作的。

基于先进全球能源紧张，开发新的高效能源已经成为各国花巨资抢占的战略高位，一旦太阳能电池解决了效率以及成本问题，相信它将会深刻影响我们未来的生活，因为太阳能随处可得，这也就使得能源对我们的地点限制大大减弱。

CIS太阳能电池的基本结构，如图，衬底我们用的是玻璃，上电极是ZnO-Al，此种材料透光率较高，中间长了一层缓冲层Zn（O,S）是为了减少P-N节处的位错以避免电子在此处发生复合而恶化太阳能电池的性能参数。

制备方法：我院制备CIS太阳能电池组块的方法是PLD 。

基本过程是：先用制备陶瓷的方法制备出CIS靶材，然后将靶材放进PLD真空室中进行沉积。

CIS组块的优点：我们院的CIS组块优点有以下四点：一是直接带宽是1.55ev，这正好和太阳光谱相符；二是很高的可见光吸收率，这就保证了其较高的转换效率；三是制造成本低廉；四是对环境无害，没有毒性很强的组分。

最后，列举一些影响太阳能性能的主要因素：一：反射损失从空气垂直入射到半导体材料的光的反射，以硅为例，在感兴趣的太阳能光谱中，超过30%的光能被裸露的硅表面反射掉，措施是加减反射膜。

二：投射损失：如果电池厚度不足够大，某些能量合适能被吸收的光子可能从电池背面穿出，这决定了半导体材料最小厚度。

铜铟稼硒太阳能电池

1988年，CIS薄膜电池的研究取得了重大进展。ARCO公司(现美国 Shell公司前身)采用溅射Cu、In预置层薄膜后，用H2Se硒化的工艺制备了转换效率达到14. 1%的CIS电池，电池I--V曲线及各性能参数见图6.3。 ARCO制备的电池采用玻璃衬底/Mo层/CIS/CdS/ZnO顶电极结构，这种器件结构的设计增大了电池的短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)。其中缓冲层CdS厚度低于50nm，可以透过大量的光并拓宽了吸收层的光谱响应，使电池的短路电流密度达到了41mA/cm2。另外，织构ZnO抑制了光学反射也对Jsc有贡献。ARCO公司的成功使溅射预置层后硒化法和多元共蒸发法共同成为制备高效率CIS薄膜电池的主流技术。
CIGS薄膜光伏组件发展始于小面积电池效率超过10%以后。很多公司一直致力于CIGS薄膜电池的产业化发展，并在组件的研制方面取得了很大的进展. 见图6.5。NREL在小面积电池中绝对领先，瑞典乌勃苏拉大学(ASC) 小组件的研制处于最高水平，2003年19.59cm2的组件效率达到了16.6%。在这些公司中，美国ARCO SOLAR在大面积CIGS I组件研制中处于领先水平。1987年，ARCO公司采用溅射金属预制层，用H2Se硒化的两步工艺在小面积 (3.6cm2)电池效率12.5%的基础上制备大面积组件。在65cm2的面积上制作14个子电池串联的组件效率为9.7%，在30× 30cm2上制作50个子电池的组件效率达到9.1% 。此后该公司几经转手，2001年成为美国Shell Solar公司。该公司在溅射后硒化的基础上开发了快速热处理（RTP)技术，使10× 10cm2组件的效率达到14.7%，2004年制备的60cmX90cm的大面积组件效率为13. 1%，单片输出功率可到65Wp，达到产业化水平。

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。

CHS

)控制：断开负载在 11.00 V / 22.00 V 至 11.70 / 23.40 V (SOC1)， 11.12 V/22.24 V 至 11.76 / 23.52 V (SOC2)，11.25 V / 22.50 V 至 11.83 / 23.63 V (SOC3)， 11.38 V/22.72 V 至 11.89/23.78 V (SOC4)，11.51 V/23.02 V 至 11.96/23.92 V (SOC5)，11.64 V/23.28 V 至 12.02/24.04 V (SOC6)。蓄电池电压(LVD)控制：切断负载电压固定值，11.0/22.0 V 至 11.9/23.8 V。(精度 0.1 V). 注释：斜线前后的数值分别代表在 12 V 和 24 V 系统中的电压值。
测试功能
在遥控器（CU）上，有一测试按键（Test）。按此按键可将控制器的负载端打开 2 分钟。在白天， CIS 的测试功能可以帮助用判断系统安装是否正确，也可以帮助排除故障。在这 2 分钟内，用户可以通过再次按测试键关闭负载。如果按编程按钮打开负载后，导致系统进入 LVD（放电保护）状态，负载会自动关闭。当系统处于 LVD 状态时，测试功能不可用。
ISO9001:2000
RoHS
出厂设置
CIS 控制器是通过遥控器（CU）进行设置的，详细的设置信息请见 CU 说明书。按照图中数字标出的连线顺序把控制器连接到您的太阳能系统中。为了避免电缆上的电压，请首先连接控制器端，然后是蓄电池、太阳能电池板和负载。推荐线径: CIS05: 1.5 mm2; CIS10: 2.5 mm2; CIS20: 4 mm2。确保蓄电池和控制器之间的电缆长度尽可能短，防止电缆上的压降过高引起的控制器误判。控制器为共正极设计。因此如果系统需要接地，只允许正极接地。出厂设置负载控制方式低压保护方式蓄电池类型通用控制器 SOC4 胶体蓄电池

晶合cis bsi工艺

晶合cis bsi工艺晶合CIS-BSI工艺是一种先进的太阳能电池制造工艺，通过在硅片上沉积特殊的材料来提高光电转换效率。

这种工艺的研发和应用，对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。

CIS-BSI工艺的核心是将铜、铟、镓和硒等元素沉积在硅片上，形成一层薄膜。

这些材料具有良好的光电转换性能，可以将太阳能光线直接转化为电能。

与传统的硅基太阳能电池相比，CIS-BSI工艺具有更高的效率和更低的成本。

CIS-BSI工艺的制备过程包括多个步骤。

首先，需要准备硅片作为基底。

然后，在硅片上涂覆一层特殊的材料，这些材料是由铜、铟、镓和硒等元素组成的。

接下来，通过热处理和化学反应等方法，将材料转化为薄膜。

最后，将薄膜与其他组件结合，制成完整的太阳能电池。

CIS-BSI工艺具有许多优点。

首先，它可以在普通的硅片上制备太阳能电池，无需使用昂贵的单晶硅。

其次，CIS-BSI工艺制备的太阳能电池具有较高的光电转换效率，可以更充分地利用太阳能资源。

此外，CIS-BSI工艺还可以实现大规模生产，降低了生产成本。

然而，CIS-BSI工艺也存在一些挑战。

首先，制备过程较为复杂，需要控制各种材料的沉积和转化过程。

其次，CIS-BSI工艺的电池效率还有提升的空间，需要进一步的研究和改进。

此外，材料的稳定性和耐久性也是需要解决的问题。

总的来说，CIS-BSI工艺是一种具有潜力的太阳能电池制造工艺。

通过不断的研究和创新，相信它将在未来的太阳能产业中发挥重要作用，推动可再生能源的发展。

我们期待着在不久的将来，CIS-BSI工艺制备的太阳能电池能够广泛应用，为人类创造更加清洁和可持续的能源未来。

55cis硅片规格

55cis硅片规格
摘要：
1.55cis 硅片的基本信息
2.55cis 硅片的特点
3.55cis 硅片的应用领域
正文：
一、55cis 硅片的基本信息
55cis 硅片，又称为太阳能电池硅片，是一种高纯度、单晶硅片，广泛应用于太阳能电池制造行业。

其中，“55”代表了硅片的硼含量，即硼含量为55ppm；“cis”则代表了硅片的生产工艺，即采用连续铸锭法生产。

这种硅片因其高纯度、优异的电性能以及良好的机械性能，成为了太阳能电池制造领域的首选材料。

二、55cis 硅片的特点
1.高纯度：55cis 硅片的纯度高达99.9999%，这意味着在硅片中，杂质元素的含量非常低，可以有效降低太阳能电池的串联电阻，提高电池的转换效率。

2.优异的电性能：由于其高纯度，55cis 硅片具有较高的载流子浓度和较低的复合速度，可以有效提高太阳能电池的开路电压和短路电流，从而提高电池的转换效率。

3.良好的机械性能：55cis 硅片具有较高的抗拉强度和抗弯强度，这使得硅片在加工过程中不易破损，有利于提高太阳能电池的生产效率。

三、55cis 硅片的应用领域
55cis 硅片主要应用于太阳能电池制造领域。

随着全球对可再生能源的需求不断增长，55cis 硅片的市场需求也呈现出持续上升的趋势。

此外，55cis 硅片还应用于其他光电子器件的制造，如光电二极管、光电三极管等。

总之，55cis 硅片凭借其高纯度、优异的电性能和良好的机械性能，成为了太阳能电池制造领域的理想材料。