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銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池展望
作者:佚名    文章來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載    更新時間:2011-7-21 11:01:20

銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池展望


   銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池由于效率高、無衰退、抗輻射、壽命長、成本低廉等特點,是備受人們關(guān)注的一種新型光伏電池產(chǎn)品,經(jīng)過近30年的研究和發(fā)展,其光電轉(zhuǎn)化效率為所有已知薄膜太陽能電池中最高的,目前,美國國家可再生能源實驗室在玻璃襯底上利用共蒸發(fā)三步工藝制備出最高效率達19.9%的電池。2009年全球CIGS薄膜太陽能電池產(chǎn)能超過660MW,實際產(chǎn)量達到180MW,年增幅超過300%,遠高于行業(yè)內(nèi)的增長速度,顯示了極強的發(fā)展勢頭,近期,CIGS小面積電池效率又創(chuàng)造了新的記錄,達到了20.1%,與主流產(chǎn)品多晶硅的效率相差無幾,盡管如此,CIGS薄膜電池的研究并未終止,人們還在提高效率、降低成本、改進產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的方向上探索前進。
  CIGS薄膜電池對高效電池的最大貢獻莫過于對吸收層CIGS材料的成膜機理、導電機制等基礎物理問題的科學認識和器件結(jié)構(gòu)中各層薄膜的合理組合。我國南開大學、內(nèi)蒙古大學、云南師范大學、地質(zhì)大學等單位于20世紀80年代中期開展了CIGS薄膜材料和太陽能電池的研究,但是由于技術(shù)條件等等原因,進展緩慢。直至2002年南開大學獲得國家“863”能源技術(shù)領(lǐng)域的后續(xù)能源技術(shù)項目支持,才使得國內(nèi)對于CIGS薄膜太陽能電池的研究達到一定國際水平。
  現(xiàn)階段CIGS薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的真空制備方法主要有兩種,即共蒸發(fā)法和濺射后硒化法,但該兩種方法各有其難點,共蒸法的主要問題在于要在一個真空腔體內(nèi)安裝三個蒸發(fā)溫度都超過1000的金屬線性蒸發(fā)源,并且溫度獨立可控不受其他熱源影響,尤其是銅元素,蒸發(fā)溫度高達1300,而且蒸發(fā)時易濺散,極難控制。另蒸發(fā)時襯底處于加熱500以上的環(huán)境下,而硒元素源蒸發(fā)溫度只有200,要控制其不受高溫影響具有極強的挑戰(zhàn)性。而后硒化法的后硒化過程一般在高溫非真空的條件下實現(xiàn),其穩(wěn)定性,可靠性和重復性一直是公認的難點,同時后硒化使用劇毒氣體也是難以解決的問題。
  雖然有著上述結(jié)構(gòu)、材料和工藝的復雜性,CIGS光伏組件產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的進程相對比較緩慢,但是電池優(yōu)異的光電特性始終是各國科學家們不懈努力追求的目標,激勵科學家們在光電材料和器件物理方面不斷取得新的突破,使得CIGS光伏組件與其他薄膜電池同步發(fā)展、同步提高,這是CIGS薄膜電池產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的基礎前提。
  目前,國際上CISG薄膜太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進行已經(jīng)開始,如日本的ShowaShell公司的小組件(300×300mm)效率已經(jīng)達到15.2%,只比小面積電池世界紀錄地4.7個百分點,該公司2008年得產(chǎn)能就達到了80MW 我們可以預計,一個CIGS光伏產(chǎn)業(yè)的輝煌時代即將到來。

 


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