碲化镉、铜铟镓硒太阳能电池..
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。
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。
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。
稀有金属在可再生能源中的应用有哪些
稀有金属在可再生能源中的应用有哪些在当今追求可持续发展和清洁能源的时代，可再生能源已成为全球能源领域的焦点。
而在可再生能源的开发和利用过程中，稀有金属发挥着至关重要的作用。
这些稀有金属因其独特的物理和化学性质，为可再生能源技术的发展提供了关键的支持。
首先，让我们来谈谈太阳能。
在太阳能电池板的制造中，碲、铟和镓等稀有金属不可或缺。
碲化镉薄膜太阳能电池就是一个很好的例子。
碲是一种相对稀有的元素，但在提高太阳能电池的转换效率方面表现出色。
铟则常用于制造铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池，这种电池具有高效、轻便和灵活的特点，适用于各种不同的应用场景。
镓在多结太阳能电池中也有重要作用，能够帮助电池吸收更广泛的光谱，从而提高能量转化效率。
风能作为另一种重要的可再生能源，也离不开稀有金属的助力。
例如，高性能的永磁体通常需要使用稀土元素，如钕、镝和铽。
这些稀土永磁体被广泛应用于风力发电机的制造中，能够提供强大而稳定的磁场，使发电机在较低的风速下也能高效运转，从而提高风能的利用率。
接下来是储能领域。
在锂离子电池中，钴、镍和锂等稀有金属扮演着关键角色。
钴可以提高电池的稳定性和循环寿命，镍有助于增加电池的能量密度，而锂则是电池中电荷存储和释放的核心元素。
随着电动汽车市场的迅速发展，对这些稀有金属的需求也在不断增长。
然而，钴的供应相对有限且分布不均，这也促使了科研人员不断努力寻找替代材料或改进电池技术，以减少对钴的依赖。
在核能领域，锆是一种重要的稀有金属。
核反应堆中的燃料棒通常由锆合金制成，因为锆具有良好的耐腐蚀性、高温强度和低中子吸收截面等特性，能够确保核反应堆在安全可靠的条件下运行。
此外，在氢能源领域，铂族金属如铂和钯在燃料电池中起着重要的催化作用。
它们能够加速氢气和氧气的化学反应，从而产生电能。
然而，由于铂和钯的价格较高，限制了燃料电池的大规模商业化应用。
因此，研究人员一直在努力寻找更高效、更经济的替代催化剂。
稀有金属在可再生能源领域的应用虽然带来了显著的效益，但也面临着一些挑战。
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。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池结构
铜铟镓硒薄膜太阳能电池结构1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
听起来有点拗口对吧？别担心，听我慢慢道来。
现在太阳能电池越来越普及，走在科技前沿的小伙伴们可得知道这玩意儿的背后故事。
铜铟镓硒（CIGS）可不是简单的材料，它就像是科技界的小明星，凭借着独特的魅力俘获了不少人的心。
大家伙儿，太阳能电池的未来可得靠它们了哦！2. 铜铟镓硒的秘密2.1 材料构成首先，铜铟镓硒这个名字可真是个舶来品，它的组成成分像是万花筒一样，各有各的精彩。
简单来说，CIGS由铜、铟、镓和硒四种元素组合而成。
这四个小家伙的关系可不简单，互相搭配得恰到好处。
就像朋友间的默契，CIGS的每个成分都有它的独特作用，像是在为电池的高效能助阵。
铜是主要的导电材料，铟和镓负责提升光吸收能力，而硒则是个调味剂，提升了整体性能。
这组合就像是一道精致的料理，每个食材都不可或缺。
2.2 制作工艺接下来，咱们说说制作工艺。
CIGS薄膜太阳能电池的生产过程可真是个“大工程”。
首先，得准备好基材，通常使用玻璃或塑料。
然后，经过一系列复杂的工艺，比如蒸发沉积和溅射，四种元素在高温下神奇地结合起来。
就好像是一场化学魔术表演，观众们眼睁睁看着原料变成薄膜。
经过这样的处理，薄膜厚度仅为几微米，相当于一根头发的千分之一。
想想看，咱们居然能把光电材料做得这么薄，科技的力量真让人瞠目结舌！3. CIGS电池的优势3.1 高效能说到CIGS太阳能电池的优势，简直是数不胜数。
首先，它的光电转化效率相当高，这意味着它能把阳光转化为电能的能力杠杠的。
就拿目前的技术来说，CIGS电池的效率可以达到20%左右，甚至更高，真是让人心动不已。
这和传统硅基太阳能电池相比，真是相形见绌，简直是“碾压”对手。
3.2 应用广泛此外，CIGS电池还有个特大优点，那就是它的应用范围极广。
无论是大型太阳能发电厂，还是小巧玲珑的家用电池，CIGS都能胜任。
想象一下，咱们在城市屋顶上，看到一排排闪闪发亮的太阳能板，背后支持它们的可能就是CIGS技术。
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。
光伏电池靶材用途
光伏电池靶材用途Photovoltaic cells are composed of various materials, including silicon, cadmium telluride, and copper indium gallium selenide. These materials are primarily used as the active layer in solar cells to convert sunlight into electricity. 光伏电池由各种材料组成，包括硅、碲化镉和铜铟镓硒。
这些材料主要用作太阳能电池中的活性层，将阳光转换为电力。
One of the key components in photovoltaic cells is the semiconductor material, which absorbs photons from sunlight and releases electrons, generating an electric current. The choice of semiconductor material is crucial in determining the efficiency and cost-effectiveness of the solar cells. 光伏电池中的关键组件之一是半导体材料，它吸收来自阳光的光子并释放电子，产生电流。
半导体材料的选择对于确定太阳能电池的效率和成本效益至关重要。
In the manufacturing of photovoltaic cells, the quality and purity of the materials used as the active layer directly impact the performance of the solar cells. High-quality materials with minimal defects and impurities result in more efficient and reliable solarpanels. 在光伏电池的制造过程中，用作活性层的材料的质量和纯度直接影响太阳能电池的性能。
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。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展现状以及应用前景
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展现状以及应用前景
铜铟镓硒（Copper indium gallium selenide，简称CIGS）是一
种多元化合物，具有很高的太阳能转化效率和较低的制造成本，因此在太阳能电池领域具有广阔的应用前景。
CIGS薄膜太阳能电池的发展现状：
1. 高效率：CIGS太阳能电池在太阳光转化效率方面有很大优势，实验室内已经达到了记录级的2
2.9%的转化效率。
2. 高稳定性：CIGS太阳能电池的稳定性得到了显著提高，可
以在长时间的使用中保持高效率。
3. 制造成本下降：CIGS太阳能电池的制造成本较低，尤其是
相对于传统的硅太阳能电池来说，具有更低的材料成本和制造工艺成本。
4. 柔性：CIGS太阳能电池可以制备成柔性薄膜，适用于各种
形状的曲面和可弯曲应用场景。
CIGS薄膜太阳能电池的应用前景：
1. 太阳能电池板：CIGS薄膜太阳能电池板可以应用于建筑物
表面、车顶、广告牌等空间有限的地方，充分利用阳光资源。
2. 移动设备：CIGS薄膜太阳能电池可以制成柔性薄膜，适用
于手机、平板电脑等移动设备的充电，提供便捷的电力来源。
3. 无人机和航天器：CIGS薄膜太阳能电池的高效率和轻量化
特性使其成为无人机和航天器的理想能源来源，延长了使用时间和行程。
4. 农业和农村电力供应：CIGS薄膜太阳能电池可以在农田上
布置，为农业用电提供清洁能源，同时可以解决农村地区的电力供应问题。
总的来说，CIGS薄膜太阳能电池具有高效率、低成本、柔性和广泛的应用领域，未来有望在太阳能电力领域取得更大的发展。
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。
cigs工艺流程
cigs工艺流程CIGS（铜铟镓硒）是一种薄膜太阳能电池技术，具有高能量转换效率和较低的制造成本。
下面将介绍CIGS薄膜太阳能电池的工艺流程。
首先，制备CIGS薄膜太阳能电池的基板。
常用的基板材料包括玻璃或不锈钢。
玻璃基板经过清洗和处理，以提高其表面的粗糙度和附着性。
不锈钢基板则需要抛光和处理，以消除杂质和缺陷。
接下来，制备CIGS吸光层。
首先，制备CIGS前驱液。
这需要将铜、铟和镓等金属混合在一起，并加入有机试剂和溶剂。
然后，将基板浸入CIGS前驱液中，使其吸附在基板上。
再经过烘干和退火等步骤，使得前驱液中的金属形成一个连续的CIGS吸光层。
然后，制备CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层。
缓冲层常用的材料是二硫化钼（MoS2）或碲化镉（CdTe）。
这些材料可以提高电池的电子传导性和电荷分离效率。
将缓冲层材料通过物理或化学方法沉积在CIGS吸光层上。
接下来，制备CIGS薄膜太阳能电池的透明导电层。
透明导电层通常采用氧化锌（ZnO）或二氧化钛（TiO2）等材料。
这些材料具有良好的光透过性和电导性能。
透明导电层通常通过物理或化学方法在缓冲层上沉积。
然后，制备CIGS薄膜太阳能电池的反射层。
反射层的作用是反射光线，提高光吸收效率。
常用的反射层材料包括铝（Al）或银（Ag）。
通过物理或化学方法在透明导电层上沉积反射层。
最后，制备CIGS薄膜太阳能电池的金属电极。
金属电极常用的材料是铝（Al）或钼（Mo）。
通过物理或化学方法将金属电极沉积在反射层上。
完成以上步骤后，CIGS薄膜太阳能电池的制备工艺就基本完成了。
最后，需要对太阳能电池进行测试和调试，以确保其性能符合要求。
总的来说，CIGS薄膜太阳能电池的制备工艺包括制备基板、制备CIGS吸光层、制备缓冲层、制备透明导电层、制备反射层和制备金属电极。
这些步骤需要通过物理或化学方法进行材料的沉积和处理，以及烘干和退火等工艺步骤。
通过这些步骤和工艺，可以制备出高效、低成本的CIGS薄膜太阳能电池。
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
光电池主要材料
光电池主要材料光电池是一种可以把光能转换成电能的装置，具有广泛的应用前景，可以用于太阳能电池板、计算机器、汽车、通信设备等领域。
光电池的功能原理是利用镭射发射的光能将光子贯穿半导体材料，从而激发电荷产生位移，产生电流，从而将光能转化为电能。
光电池的主要材料是半导体材料，下面介绍一下常用的光电池主要材料。
1. 硅(Si)硅是最常用的光电池主要材料之一。
硅的光电池成本低廉，而且容易制造，可以用于大规模生产。
硅光电池具有高效率和稳定性，广泛应用于太阳能板、发电设备、医疗设备等领域。
2. 单晶体硒(Sel)单晶体硒是另一种广泛应用于太阳能电池中的主要材料。
与硅相比，单晶体硒的光电转化效率更高，但生产成本较高，因此不适用于大规模应用。
3. 碲化镉(CdTe)碲化镉是一种用于太阳能电池的主要材料。
这种材料具有高效率和稳定性，并且非常容易制造和加工。
碲化镉太阳能电池综合成本低，广泛应用于商业和工业场合。
4. 硒化铜铟(CIS)硒化铜铟是一种比较新的光电池主要材料，具有高效率和可再生性。
CIS太阳能电池表现出优异的低光衰减、高光电转换效率和良好的稳定性，正逐渐成为替代硅太阳能电池的主要材料。
铜铟镓硒化物是一种新型光电池材料，具有光电转换效率高、表面光反射率低的特点。
CIGS光电池对多种光谱的响应性强，光电转化效率高，不仅可以用于太阳能电池板，也可以用于便携式充电器等应用领域。
6. 钙钛矿(Perovskite)综上所述，光电池的主要材料有硅、单晶体硒、碲化镉、硒化铜铟、铜铟镓硒化物和钙钛矿等材料。
虽然这些材料在光电池领域中有不同的优缺点，但它们都在不断地得到提高和改进，目前已经广泛应用于各个领域，并为实现可持续发展和绿色能源做出了贡献。
新能源产品如何提高能源转换效率
新能源产品如何提高能源转换效率在当今世界，能源问题日益严峻，新能源的开发和利用成为了全球关注的焦点。
新能源产品，如太阳能电池板、风力发电机、电动汽车等，虽然为解决能源危机带来了希望，但它们的能源转换效率仍然有待提高。
那么，如何才能有效地提高新能源产品的能源转换效率呢？首先，材料的选择是关键。
以太阳能电池板为例，其核心材料的性能直接决定了能源转换效率。
目前，常见的太阳能电池板材料有硅、碲化镉、铜铟镓硒等。
硅材料虽然应用广泛，但在转换效率上已经逐渐接近理论极限。
而新兴的碲化镉和铜铟镓硒等材料，具有更高的理论转换效率。
科研人员正在不断努力，通过改进材料的制备工艺，提高材料的纯度和结晶度，减少缺陷和杂质，从而提升材料的性能。
对于风力发电机来说，叶片材料的选择也至关重要。
高强度、轻质的复合材料，如碳纤维增强复合材料，能够减轻叶片重量，提高叶片的旋转速度，从而增加风能的捕获和转换效率。
其次，优化设计是提高能源转换效率的重要途径。
在太阳能电池板的设计中，通过合理调整电池板的结构和布局，可以提高光线的吸收和利用效率。
例如，采用多结结构的太阳能电池，能够吸收不同波长的光线，从而提高整体的能源转换效率。
在风力发电机的设计方面，叶片的形状和尺寸对风能的捕获效率有着重要影响。
通过采用先进的空气动力学设计，优化叶片的翼型和扭曲度，可以使叶片在不同风速下都能高效地捕获风能。
此外，新能源产品的系统集成也是提高能源转换效率的关键环节。
以电动汽车为例，电池管理系统（BMS）的性能直接影响着电池的充电和放电效率。
一个优秀的 BMS 能够精确地监测电池的状态，合理控制充电电流和电压，避免过充和过放，从而延长电池寿命，提高能源利用效率。
同时，电动汽车的动力传动系统的匹配和优化也非常重要。
通过选择合适的电机和变速器，以及优化传动比，可以使电机在不同工况下都能高效地运行，提高能源转换效率。
再者，提高能源转换效率还需要先进的制造工艺。
在太阳能电池板的生产过程中，采用高精度的印刷和镀膜技术，可以确保电池板的电极和薄膜均匀、致密，减少电阻和能量损失。
铜铟镓硒太阳能电池材料的制备与性能研究
铜铟镓硒太阳能电池材料的制备与性能研究随着人们对可再生能源的需求逐渐增加，太阳能作为一种清洁、可再生的能源得到了广泛关注。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池因其光电转换效率高、生产成本低等优势逐渐成为研究的热点。
本文将就CIGS太阳能电池材料的制备以及相关性能研究进行探讨。
**1. 制备过程**CIGS太阳能电池的制备通常通过薄膜沉积工艺实现。
一种常见的方法是使用真空蒸发工艺，将铜、铟、镓、硒等多种材料依次蒸发到基底材料上，形成CIGS薄膜。
在薄膜形成后，进行热处理以形成结晶结构并提高其光电特性。
此外，还可以采用溶液法、喷雾法等制备CIGS薄膜，这些方法在提高生产效率和降低制备成本方面具有潜在优势。
**2. 结构与组成**CIGS薄膜通常为多层结构，包括玻璃基底、导电氧化物薄膜、CIGS吸收层、缓冲层和金属载流子层等。
其中，CIGS吸收层是整个太阳能电池的关键部分，其元素配比和结晶质量直接影响电池的性能表现。
**3. 光电性能**CIGS太阳能电池具有良好的光电转换效率，这得益于其近理想的光吸收特性和长寿命的载流子。
通过调节CIGS薄膜的晶格缺陷及优化界面特性，可以改善其光电性能。
此外，研究人员还在探索提高CIGS太阳能电池的稳定性和可靠性，以满足实际应用的需求。
**4. 可持续性发展**CIGS太阳能电池材料的制备及性能研究不仅关乎能源产业的发展，还涉及到环境保护和可持续发展。
相比于传统化石能源，太阳能电池产生的环境影响更小，而CIGS太阳能电池具有更高的能源利用效率，未来有望成为清洁能源的重要组成部分。
**5. 结语**随着能源行业的发展和技术的进步，CIGS太阳能电池材料的制备与性能研究将继续得到更深入的探索和改进。
我们对此持乐观态度，相信CIGS太阳能电池将在未来的能源领域发挥重要作用，为人类社会的可持续发展贡献力量。
太阳能电池的分类
太阳能电池的分类太阳能电池发展划分为三代。
第一代是以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池。
以晶硅为材料的第一代太阳能电池技术已经发展成熟且应用最为广泛。
但由于单晶硅太阳能电池对原料要求过高以及多晶硅太阳a能电池复杂的生产工艺等缺点，促使人们开始研发第二代薄膜太阳能电池，其中以碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)及铜铟镓硒化合物(CIGS)为代表的太阳能电池开始成为研究热点。
与晶硅电池相比，薄膜太阳能电池所需材料较少且容易大面积生产，故在降低成本方面显现优势，其效率也在逐步提高。
第三代则是基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型太阳能电池，如染料敏化太阳能电池(DSSCs)、钙钛矿太阳能电池(PSCs)和量子点太阳能电池(QDSCs)等。
目前，各类太阳能电池都取得较大的发展，形成了以晶硅太阳能电池为基础，薄膜太阳能电池为发展对象及以DSSCs、PSCs和QDSCs为前沿的太阳能电池发展格局。
1.第一类太阳能电池1.1单晶硅太阳能电池单晶硅是所有晶硅太阳能电池中制造工艺及技术最成熟和稳定性最高的一类太阳能电池。
理论上，光伏响应材料的最佳禁带宽度在1.4 eV左右，而单晶硅的禁带宽度为1.12 eV，是已知自然界中存在的和最佳禁带宽度最为接近的单质材料。
单晶硅太阳能电池主要通过硅片的清洗和制绒、扩散制结、边缘刻蚀、去磷硅玻璃、制备减反射膜、制作电极、烧结等工艺制备而成。
经过多年的发展，单晶硅太阳能电池的制造工艺和效率都有了很大的改进和提升。
单晶硅太阳能电池以其高效率和稳定性，在光伏行业占有统治地位，而且还会维持很长一段时间。
但是由于硅电池所需硅材料的纯度需达到99.9999%，造成单晶硅的价格居高不下，另外，复杂的制造工艺也导致其难以大范围推广使用。
因此在后续的单晶硅太阳能电池发展历程中，主要的方向应该是简化其生产过程和所需硅材料的提纯工艺以期降低单晶硅太阳能电池的生产成本，加快其普及化进程。
1.2多晶硅太阳能电池相比单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池对原材料的纯度要求较低，原料来源也较广泛，因此成本要比单晶硅太阳能电池低很多。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10cm*10cm小型碲化镉薄膜太阳能电池模组
碲化镉薄膜太阳能电池组件
CdTe薄膜太阳能电池的优点
• CdTe是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，为直接带隙半导体。 吸收系数高达104cm-1,电池厚度可做到2~3微米,降低昂贵 的材料成本 • 带隙宽度为1.5eV,CdTe的光谱响应和太阳光谱非常匹配 ——碲化镉薄膜太阳能电池的理论光电转换效率约为28% • Cd-Te化学键的键能为5.7eV——一般的碲化镉薄膜太阳 能电池的设计使用时间为20年 • 单质Cd和Te相遇只能存在固态的CdTe——产品均匀性、 良品率高，非常适合大规模生产 • 真空环境，温度高于4000C， CdTe升华，温度低于 4000C或气压升高，升华减弱，并凝结成固体——真快快 速薄膜制备 • 弱光特性好.对光照不理想的地区犹显其优异性能.
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, 可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配 • 抗辐射能力强.通过电子与质子辐照、温度交变、振动、 加速度冲击等试验,光电转换效率几乎不变.在空间电源方 面有很强的竞争力 • 稳定性好,不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.对光照不理想的地区犹显其优异性能.
染料敏化太阳能电池（DSSC）
典型染料敏化太阳电池组成： （1）光电极：TCO+多孔二氧 化钛层 （2）敏化剂：染料(N719/N3)+ 溶剂 （3）电解质：I-/I3-(LiI/I2)+溶 剂 （4）对电极：TCO+Pt催化层
DSSC原理示意图：
光电转换机理：
(1)太阳光(hv)照射到电池上，基态染料分子(S)吸收太阳光能 量被激发，染料分子中的电子受激跃迁到激发态 (S*)； (2) 激发态的电子快速注入到TiO2导带中； (3) 电子在 TiO2 膜中迅速的传输，在导电基片上富集，通过外 电路流向对电极； (4)处于氧化态的染料分子(S*)与电解质(I-/I3-)溶液中的电子 供体(I-)发生氧化还原反应而回到基态，染料分子得以再生； (5)在对电极附近，电解质溶液得到电子而还原。
CIGS的晶体结构
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 1X10(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.
1. D h D ' 2. D ' D e DB （TiO 2） 3. 2 D +3I 2 DI 3 4. I 3- e 3I
其中：D为基态染料分子； D’为激发态染料分子； D+为氧化态染料分子
光的捕获和光生载流子的传输都是有敏化剂和 TiO2半导体分别完成的
CuInSe2黄铜矿晶格结构
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
聚光太阳电池的优缺点
聚光电池最大的一个优点就是它的转换效率十分理 想。目前，商业运用的聚光电池转换效率达到25%-30%， 这大大高于前两代太阳能电池的转换效率。据中投顾问 发布的《2010-2015年中国太阳能电池行业投资分析及 前景预测报告》显示，目前，商业运用的晶硅太阳能电 池转换效率最高可达20%左右，薄膜太阳能电池的转换 效率不超过15%。此外，聚光电池另一优点是电池片用 量少，可以节约一定的成本。 但是，聚光电池也有不能忽视的缺点。由于原料稀 缺，生产聚光电池的成本很高，大大高于前两代太阳能 电池的生产成本。成本高企降低了光伏企业的研发和生 产热情，也严重制约聚光电池的普及运用；另外，生产 聚光电池耗能较大，在国家积极推行节能减排的情况下， 制造聚光电池必然会受到国家的一些限制。
61
27.2 10
9.1
7.7 8.7
铜铟镓硒太阳能电池
CIGS电池的发展历史及研究现状
• 70年代Bell实验室Shaly等人系统研究了三元黄铜矿半导体材料CIS 的生长机理、电学性质及在光电探测方面的应用 • 1974年，Wagner利用单晶ClS研制出高效太阳能电池,制备困难制约 了单晶ClS电池发展 • 1976年，Kazmerski等制备出了世界上第一个ClS多晶薄膜太阳能电 池 • 80年代初，Boeing公司研发出转换效率高达9.4%的高效CIS薄膜电 池 • 80年代期间，ARCO公司开发出两步(金属预置层后硒化)工艺，方法 是先溅射沉积Cu、In层，然后再在H２Se中退火反应生成CIS薄膜， 转换效率也超过10% • 1994年，瑞典皇家工学院报道了面积为0.4cm２效率高达17.6%的 ClS太阳能电池 • 90年代后期，美国可再生能源实验室(NREL)一直保持着CIS电池的最 高效率记录，并1999年，将Ga代替部分In的CIGS太阳能电池的效率 达到了18.8%，2008年更提高到19.9%
面积/cm2
开路电压/V
转换效率/%
1.0 0.928 0.27 0.10 0.69 面积/cm2 4540
/ 0.845 0.839 0.778 0.823 功率/W 38.2
16 15.8 13.3 12.9 12.8 转换效率/% 8.4
SCI
GP Matsushita
6728
3528 1200
聚光太阳电池的特征
聚光型太阳能电池主要材料是[砷化镓](GaAs)，也就是 三五族(III-V)材料， 一般硅晶材料只能够吸收太阳光谱中400～1,100nm波 长之能量，而聚光型不同于硅晶圆太阳能技术，透过 多接面化合物半导体可吸收较宽广之太阳光谱能量， 目前以发展出三接面InGaP/GaAs/Ge的聚光型太阳电 池可大幅提高转换效率，三接面聚光型太阳电池可吸 收300～1900nm波长之能量相对其转换效率可大幅提 升，而且聚光型太阳能电池的耐热性比一般低、制备工艺简单 转换效率随温度上升而提升——不同于硅基太阳电池 电池两面均可以吸收光——有利于吸收散射光 制备出半透明或不同颜色的电池——装饰功能强 质量轻以及可制成柔性器件——便于携带 能源回收期较短——小于1年 较高的转换效率——最高转换效率超出12%
常用太阳电池材料的光吸收系数
CdTe薄膜太阳能电池的缺点
• Te是稀缺材料 • Cd本身有毒
Cd
CdTe薄膜太阳能电池的结构
CdTe薄膜的制备工艺
CdTe薄膜： 商业化生产：近空间升华（CSS）、气相输 运沉积（VTD）和磁控溅射
近空间升华（CSS）
小面积单体电池研 究机构
Matsushita USF SCI CSM NREL 大面积单体电池研 究机构 BP Solar
碲化镉太阳能电池
CIGS电池的发展历史及研究现状
结构 1963年 1969年 1991年 2001年 2011年 2011年 Cusano Adirovich T. L. Chu X. Wu First Solar GE N-CdTe/P-Cu2-xTe CdS/CdTe N-CdS/P-CdTe N-CdS/P-CdTe 13.4% 16.5% 17.3% 12.8%（组件） 效率 7%
染料敏化太阳电池制成的“太阳叶”
太阳叶结构
通过调整敏化剂颜色获得的太阳叶
聚光太阳电池
聚光太阳电池
聚光型太阳能电池 (Concentrator Photovoltaic) 高聚光镜面菲涅尔透镜(Fresnel Lenes)] 太阳光追踪器(Sun Tracker)] 其太阳能能量转换效率可达31%～40.7%，虽然转换 效率高，但是由于向阳时间长，过去用于太空产业，现 在搭配太阳光追踪器可用于发电产业，比较不适合用于 一般家庭。
聚光型太阳能电池
追日聚光型太阳能 电池太阳能
太陽能材料對光譜的吸收能力表
矽(Si)與砷化鎵(GaAs)對溫度的發電轉換效率比較