CIGS太陽能電池 又名：CIGS薄膜太陽能電池,CIGS薄膜電池,銅銦鎵硒薄膜太陽能電池

太陽能電池簡介

　　太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的實施太陽能電池則還處于萌芽階段。

　　太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電于轉換反應，根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為：1、硅太陽能電池；2、以無機鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦鎵硒等多元化合物為材料的電池；3、功能高分子材料制備的太陽能電池；4、納米晶太陽能電池等。其中銅銦鎵硒太陽電池光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，在實際應用上具有很大的優(yōu)勢，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。

CIGS太陽能電池簡介

　　CIGS是太陽能薄膜電池CuInxGa(1-x)Se2的簡寫，其具有穩(wěn)定性好、抗輻照性能好、成本低、效率高等優(yōu)點。小樣品CIGS太陽能電池的最高轉化效率2013年10月刷新為20.8%，由德國太陽能和氫能研究機構ZSW采用同步蒸發(fā)法制備。大面積電池組件轉化效率及產量根據(jù)各公司制備工藝不同而有所不同，一般在10%~15%范圍內。我國CIGS薄膜技術還處于實驗室階段，南開大學光電子研究所在CIGS研究上處于國內領先水平，轉換效率可達到13%以上。

　　雖然CIGS太陽能電池具有高效率和低材料成本的優(yōu)勢，但它也面臨三個主要的問題：（1）制程復雜，投資成本高（2）關鍵原料的供應不足（3）緩沖層CdS具有潛在的毒性　

CIGS太陽能電池的構造

　　襯底為覆有Mo層的鈉鈣玻璃，一般采用直流磁控濺射法沉積Mo鉬作為支持層。而CIGS薄膜的生長則采用三步共蒸發(fā)。再采用水浴法沉積CdS薄膜，接著濺射雙層的ZnO薄膜，再用電子束蒸發(fā)制備Ni/Al電極，最后上面再覆蓋一層增透膜MgF2。

CIGS電池的發(fā)展歷史

　　70年代Bell實驗室Shaly等人系統(tǒng)研究了三元黃銅礦半導體材料CIS的生長機理、電學性質及在光電探測方面的應用

　　1974年，Wagner利用單晶CIS研制出高效太陽能電池，制備困難制約了單晶CIS電池發(fā)展

　　1976年，Kazmerski等制備出了世界上第一個CIS多晶薄膜太陽能電池

　　80年代初，Boeing公司研發(fā)出轉換效率高達9.4%的高效CIS薄膜太陽能電池

　　80年代期間，ARCO公司開發(fā)出兩步（金屬預置層后硒化）工藝，方法是先濺射沉積層Cu、In層，然后再在H2Se中退火反應生成CIS薄膜，轉換效率也超過10%

　　1994年，瑞典皇家工學院報道了面積為0.4平方厘米效率高達17.6%的CIS太陽能電池

　　90年代后期，美國可再生能源實驗室（NREL）一直保持著CIS電池的最高效率紀錄，并于1999年，將Ga代替部分In的CIGS太陽能電池的效率達到了18.8%，2008年更提高到19.9%

　　2010年8月，德國太陽能和氫能研究機構ZSW采用共蒸鍍法制備出的小樣品CIGS太陽能電池，轉換效率達到20.3%

　　2013年，ZSW研究員將CIGS薄膜太陽能電池的效率提高到了20.8%。這一數(shù)字創(chuàng)下薄膜太陽能電池光電轉換效率新紀錄。薄膜電池效率第一次超過了主導市場的多晶硅太陽能電池

CIGS太陽能電池的前景及應用

  CIGS太陽能電池的前景

ontent">　　最近幾年，原子層沉積技術（ALD）快速發(fā)展，它是一種類似CVD的化學沉積制備薄膜的方法。主要優(yōu)點是制備的薄膜更加致密，缺陷更少，對襯底表面沒有任何要求。如果用這種方法制備CIGS太陽能電池的緩沖層ZnS,不僅可以實現(xiàn)電池的無鎘化，避免廢水處理等不利因素，還可以實現(xiàn)電池制備工藝的流水化。整個工藝過程可以實現(xiàn)全真空化，提高電池轉換效率，同時可以提高電池的生產效率。按照這一技術路線，電池組件的效率有希望達到15%到18%的水平。IBM公司的研究部門正在開發(fā)常溫下制造CIGS太陽能電池的工藝，光電轉換效率的目標也在15%以上，隨著技術的發(fā)展和研究的深入，CIGS電池的性能將會快速提高，成為未來薄膜太陽能組件的主流產品。

  CIGS太陽能電池的應用

　　CIGS太陽能電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領域有很大市場。CIGS太陽能電池板也可做成柔性，其均勻的顏色和穩(wěn)定的性能，更加適合與建筑一體化的應用。

　　銅銦鎵硒電站的建設已經(jīng)達到兆瓦級水平，據(jù)瑞士的SolarMax光伏并網(wǎng)逆變器公司提供的資料，2008年9月在西班牙建成了的3.24兆瓦銅銦鎵硒電站，并成功運行。這必將加快CIGS的商業(yè)應用。

相關生產及設備制造企業(yè)

       漢能控股集團；MANZ集團

　　MANZ集團，又名：亞智?？偣疚挥诘聡_伊特林根城，是一家全球領先的高科技設備制造商。1987年成立的Manz公司，涵蓋的技術領域包含自動化、激光工藝、真空鍍膜、電極印刷、測試與檢測及化學濕制程，這些核心技術將應用于Manz在“顯示器”、“太陽能”及“電池”三大策略領域的技術擴展，并將在未來持續(xù)向前發(fā)展。

　　2010年夏季，Manz與Würth Solar于德國Schwbisch Hall簽訂了一項共同合作協(xié)議，該協(xié)議授權Manz獨家獲得薄膜太陽能模塊的CIGS專有技術。在2012年1月完成收購其CIGS太陽能模組創(chuàng)新生產線后，CIGS技術執(zhí)照將會無限制地全數(shù)轉移。正因為這一協(xié)議，Manz是全球唯一可供應完整可量產并獲利的CIGS太陽能電池組件交鑰匙生產線制造商。此外，Manz擁有全球產業(yè)最大的CIGS專家團隊可供調度支配。