《CIGS薄膜太阳能电池.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CIGS薄膜太阳能电池.ppt（21页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、,铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池,太阳能电池的工作原理,太阳能电池的工作原理,转换效率:,太阳能电池的工作原理,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23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1.01.7eV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
2、显其优异性能.,CIGS的晶体结构,CuInSe2黄铜矿晶格结构,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/cm量级通过掺入适量的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,CIGS的材料特性,Ga/(Ga+In)比的调整可使CIGS材料的带隙范围覆盖1.0一l.7eV，CIGS其带隙值随Ga含量x变化满足下列公式：CuIn1-xGaxSe2能隙：Eg=1.02+0.67
3、x-0.14x(1-x)eV试验中选择的x既要考虑增加禁带宽度使其更适合于AM1.5的太阳光谱，也要考虑收集效率以及光谱响应范围。转换率较高的x范围是0.25Ga/(Ga+In)0.33随着CuIn比例的增大，薄膜的方块电阻减小,高效率CIGS吸收层特征,高吸收率的Ga分布,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,低阻AZO,高阻ZnO,金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,窗口层ZnO,减反射膜(MgF2),金属栅电极,窗口层ZnO,减反射膜(MgF2),
4、金属栅电极,过渡层CdS,窗口层ZnO,减反射膜(MgF2),金属栅电极,过渡层CdS,窗口层ZnO,减反射膜(MgF2),金属栅电极,光吸收层CIGS,过渡层CdS,窗口层ZnO,减反射膜(MgF2),金属栅电极,光吸收层CIGS,光吸收层CIGS,过渡层CdS,光吸收层CIGS,过渡层CdS,光吸收层CIGS,窗口层ZnO,过渡层CdS,光吸收层CIGS,金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,窗口层ZnO,减反射膜(MgF2),金属栅电极,金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,窗口层ZnO,减反射膜(MgF
5、2),金属栅电极,金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,减反射膜(MgF2),金属栅电极,过渡层CdS,过渡层CdS,光吸收层CIGS,过渡层CdS,光吸收层CIGS,过渡层CdS,金属背电极Mo,光吸收层CIGS,过渡层CdS,过渡层CdS,过渡层CdS,金属背电极Mo,金属背电极Mo,CIGS薄膜太阳能电池的结构,CIGS薄膜太阳能电池异质结能带图,因为存在内建电场，使得电子在空间电荷区中各点有附加电势能，从而使结区的能带发生弯曲。由于组成异质结的这三种半导体材料的介电常数不同，内建电场在不同半导体材料的交界面是不连续的，因此导带和价带在界面处也不连续,CIGS薄膜太阳能电池异质结
6、能带图,在坡型带隙结构中，梯度带隙层内存在内电场的作用，使表面附近被激发的少数载流子向结方向漂移，缓和了表面复合的影响。,结构原理,减反射膜（热蒸发法）作用：增加入射率,铝电极（电子束蒸发）,结构原理,ZAO（直流溅射）要求：低阻，高透，欧姆接触,结构原理,i-ZnO（直流溅射）要求：高阻，与CdS构成n区,结构原理,CdS（水浴法）作用：降低带隙的不连续性，缓冲晶格不匹配 问题。与CIGS晶格匹配性好，随CIGS内 Ga增加，匹配性变差替代物：ZnS/ZnSe/In2S3,结构原理,CIGS(共蒸发法、后硒化法，共建设法）作用：吸收区，弱p型，其空间电荷区为主要工作区CIGS薄膜技术：单一相
7、，结晶品质好吸收层与金属有良好的欧姆接触，易制造CIGS足够的厚度，且厚度小于载子扩散长度CIGS为多晶结构，故要求缺陷少，降低复合速度CIGS表面平整性好，促进良好接面状态,结构原理,Mo（直流溅射双层膜）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,孔洞:该缺陷的形成可能与挥发相Il2se的形成有关，加快元素se在预制膜中的扩散可以避免该相形成细小晶粒层:该细小晶粒层的出现与Ga元素的富集有关,结构原理,玻璃基板要求：玻璃热涨系数与CIGS匹配,展望,将来改善电池的性能主要解决以下几个问题：降低表面复合提高异质结质量提高量子效率改善薄膜的结晶质量,
