CIGS薄膜太阳能电池的结构及性能特点

迷幻的小妖 · 发表于 2013-1-5 16:57:19

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中国电力电子产业网
　　CIGS是一种半导体材料，是在通常所称的铜铟硒(CIS)材料中添加一定量的ⅢA族Ga元素替代相应的In元素而形成的四元化合物。鉴于添加Ga元素后能适度调宽材料的带隙，使电池的开路电压得到提高，因此，近年来CIGS反而比CIS更受关注。为此，本文中描述的CIGS和CIS将具有同等意义。单晶硅、多晶硅以及非晶硅属于元素半导体材料，尤其单晶硅，在电子、信息科学领域占据着不可撼动的地位，作为硅太阳电池，只是它诸多的重要应用之一。与硅系太阳能电池在材料性质上有所不同的是，CIGS属于化合物半导体范畴。固体物理学的单晶硅金刚石型晶体结构和CIGS黄铜矿型晶体结构。

　　太阳电池的基本原理是光生伏特效应:光照下，pn结处的内建电场使产生的非平衡载流子向空间电荷区两端漂移，产生光生电势，与外路连接便产生电流单结CIGS薄膜太阳电池的基本结构由衬底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、电极层组成。

　　CIGS是一种直接带隙材料，对可见光的吸收系数高达105(cm-1)，优于其他电池材料。对比图3中的各种薄膜电池材料吸收系数的曲线，可知CIGS材料的吸收系数最高。CIGS薄膜电池的吸收层仅需1～2mm厚，就可将阳光全部吸收利用。因此，CIGS最适合做薄膜太阳电池，其电池厚度薄且材料用量少，大大降低了对原材料的消耗，减轻了In等稀有元素的资源压力。除了材料上的有点之外，CIGS薄膜太阳能电池还具有抗辐射能力强、发电稳定性好、弱光发电性好、并且转换效率是薄膜太阳能电池之首，目前室内转换效率可达20%。CIGS材料的光吸收系数最高，吸收层可做得很薄。实际上CIGS薄膜电池各层叠加起的总厚度<4mm，具有充分的柔软性。沉积在金属箔或高分子塑料薄膜上，就成为可折叠、弯曲的柔性电池。

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