CIGS太阳能电池的发展 历史
铜铟硒太阳电池
• 铜铟硒(CuInSe2, CIGS)薄膜太阳能电池具有以下特点： • (1)铜铟硒薄膜的能隙为1.04eV，通入适量的镓取代铟 • (2)铜铟硒是一种直接能隙材料，其可见光的吸收系数高达105cm-1数量
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美国再生能源实验室(NREL)发明了拥有更高的光电转换效率 的CIGS电池﹐这就是现代CIGS太阳能电池的雏形。
5 2010年，德国太阳能和氢能研究中心(ZSW)采用用共蒸
发法使CIGS电池上达到了20.3%的高转换效率﹐使CIGS
薄膜的效率与仍然主导市場的多晶硅太阳能电池之间的 差距縮小到了0.1%。
• university of maine
• boeing
• ARCO Solar(即Siemens Solar)
• NERL
• Euro-CIS
•
ZSW : Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, Germany
source:/doi/10.1002/pip.1078/pdf
EMPA -20.4% 2013年1月
/news/empa_achieves_record_efficiency_for_converting_sunlight_into_electricity
料CIS是在1953年由Hahn首次合成。
2 1974年，贝尔实验室的Wagner等人
制备出第一块CIS太阳能电池。
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19世紀80年代，波音公司和ARCO Solar(即Siemens Solar)公司
分別用共蒸发和溅射硒化法进行了进一步研究。之后，又将CIS的
材料中参入镓（Ga）和硫（S）元素使之与太阳光谱更匹配。
In the IMM cell, high-performance subcells are realized by: (1) inverting the usual growth order, growing mismatched cells last, (2) (2) engineering a transparent buffer layer to mitigate dislocations, (3) (3) removing the primary substrate/attachment to the secondary "handle."
(a) shows only a few smaller grains with a diameter of approximately 0.5–1.0 μm, (b) (b); however, nearly all of the left half of the cross-section is filled with grains of that smaller size, (c) (c) we even find a continuous bottom layer of 0.5 μm thickness that consists of grains with a diameter of
级，相较于硅基系列(mono-Si, a-Si)，更多了约100倍以上的吸收，非 常适合做为薄膜太阳能电池的吸收层。 • (3)技术成熟后，制造成本和回收时间将远低于晶体硅太阳能电池。 • (4)抗辐射能力强。 • (5)高光电转换效率，目前铜铟镓硒薄膜太阳能电池的最高转换效率已达 20.3%，是所有薄膜太阳能电池中的最高纪录。 • (6)电池稳定性佳，效率稳定几乎不衰减。 • (7)弱光特性好。因此铜铟硒薄膜太阳能电池可望成为新一代太阳能电池 的主流产品之一。
The morphology of the CIGS absorber.
Although we observe large grains with a diameter of approximately 2 μm in all three examples, we always see smaller grains right beside these as well.
(Centre for Solar Energy and Hydrogen Research, )
• EMPA (Flex polymer sub) The Swiss Federal
Laboratories for Materials Science and Technology
1 CIGS电池由最初的CIS电池发展而來，薄膜材
.
• beginning with about 6% efficient cells at the University of Maine .
EuroCIS-14.8% 1993年
BOEING-15.9%
1994年
/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=APCPCS000306000001000059000001&idtype=cvips&doi=10.1063/1.45732&prog=normal
NREL—19.9% 2008年2月
source：/doi/10.1002/pip.822/pdf
2008年10月
Source:http://www.op-solar.de/pdfs/The%20first%2020-percent%20thin-film%20cell.pdf
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2013年，瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）宣布
其研发的柔性衬底铜铟镓硒CIGS太阳能光伏电池已凭借
20.4%的高转换效率刷新世界记录
Chalcopyrite （黄铜矿结构）
Red = Cu, yellow = Se, blue = In/Ga
/pv/multijunction.html#addressing sorse : NREL
ZSW -20.1% 2010年4月
Dr. Michael Powalla
/news/cigs_record_of_20.1_efficiency_reported_by_researchers_at_zsw
ZSW -20.3% 2010年8 月
Dr. Michael Powalla