H_2Se气态硒化后退火温度对CIGS薄膜中Ga再分布的影响

采用H_2Se气体在400℃下对溅射的Cu-In-Ga金属预制层进行硒化处理制备CIGS薄膜,然后采用原位退火的方法改善Ga元素在CIGS薄膜内的纵向分布和薄膜内的晶粒尺寸,研究退火温度对CIGS薄膜表面Ga元素含量和结晶性的影响。CIGS薄膜中Ga元素的分布决定薄膜的禁带宽度和太阳电池的开路电压,通过优化退火温度,CIGS太阳电池的转换效率相对增益达到20%,最终达到14.39%的转换效率和590 mV的开路电压。     

CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究

采用蒸发硒化方法制备了P型CIS（铜铟硒）和CIGS（铜铟镓硒）薄膜,用蒸发法制备N型（硫化镉）,二者组成异质PN结太阳电池,经退火处理,CIX和CIGS薄膜太阳电池的效率分别达到8．83％和9．13％,对制膜过程中彻底的选择,背电极的制备,GIS各元素蒸发控制和镓的掺入等工艺技术问题进行了深入探讨,对电池的退火处理提出了自己的见解。     

CIGSeS薄膜太阳电池的H_2S硫化研究

采用H_2S硫化的方法制备铜铟镓硒硫(Cu(In_(1-x)Ga_x)(Se_(1-y)S_y)_2,CIGSeS)吸收层,研究硫化温度和时间对CIGSeS吸收层和电池性能的影响。结果表明,550～580℃硫化处理时,电池的开路电压得到有效提升,但硫化温度为600℃时,薄膜表面出现局部开裂现象,电池短路电流和效率严重下降。硫化处理可促进铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2,CIGSe)吸收层内Ga元素向表面扩散,Ga和S的共同作用可有效提高吸收层表面带隙和太阳电池的开路电压。最终,采用580℃硫化30 min条件下制备的太阳电池开路电压比硫化处理前提高约80 mV,填充因子提高约5%,最高效率为13.69%,有效面积效率为14.62%。而采用580℃硫化10 min后再降温硫化20 min的变温硫化工艺不仅可减少热预算,而且可制备出同580℃恒温硫化30 min时转换效率相当的太阳电池。     

In2Se3薄膜生长及结晶择优取向的影响因素研究

(In,Ga)2Se3薄膜的生长结晶性的好坏直接影响着在其基础上化合生长的Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜以及CIGS太阳电池器件的性能.实验就多源共蒸发制备In2Se3预制层工艺中3个主要条件,即衬底材质、Se源温度、衬底温度进行研究.分析讨论上述3种因素对In2Se3薄膜的结晶生长和择优取向生长的影响.发现:在Mo/苏打石灰玻璃(Mo/SLG)衬底上生长,Se源温度在270℃以上或衬底温度为380～400℃的较高温度时,制备的In2Se3预制层是单一晶相的In2Se3,其x射线衍射峰是以(110)和(300)峰为择优取向.反之,生长在苏打石灰玻璃(SLG)衬底上,Se源温度为230℃以下或衬底温度为较低温度300℃时,In2Se3预制层结晶质量较差,其X射线衍射峰则多以In2Se3(006)衍射峰为择优取向.     

CIS/CIGS薄膜的制备技术与其生长机理研究

多晶CuInSe2或称Cu(In,Ga)Se2(简称GIS或CIGS)材料在薄膜太阳电池中具有重要的应用.GIS/CIGS的制备方法很多,制备方法不同,CIS的形成机理也不相同,本文对几种典型的制备方法的形成机理做了简要的讨论,并应用XRD、DSC手段,对于金属预制层后硒化法的薄膜的形成机理进行了研究.实验结果显示,溅射法制备的预制层有5种相同时存在,衬底温度升高到220℃,Se熔化后,薄膜中化学反应剧烈,有三元相产生;至350℃,三元相转化成了黄铜矿CuInSe2.     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子（II）预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了多层和双层CuInGa（CIG）预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu（In1-xGax）曳（CIGS）吸收层薄膜,考察了预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响。采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明,CIG多层预制膜由Cu11In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11In9、CuIn、In和CuGa相组成。通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有（112）面的择优取向。当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构．延长硒化时间为25min．CIGS薄膜蛮得致密。     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅱ)预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了多层和双层CuInGa(CIG)预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,CIG多层预制膜由Cu11 In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11 In9、CuIn、In和CuGa相组成.通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构,延长硒化时间为25min,CIGS薄膜变得致密.     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅰ)氩气流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了CulEnGa(cIc)预制膜.以Ar为载气,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了Ar流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成份,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,在不同Ar流量下制备的CIGS薄膜均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.随着Ar流量的增大,CIGS薄膜晶粒直径增大.当Ar流量为0.20m3/h时,薄膜的孔隙最少.当Ar流量达到0.40m3/h时,薄膜晶粒出现明显的柱状生长.当Ar流量为0.10、0.20和0.30 m3/h时,所制得的CIGS薄膜的Cu、In、Ga原子含量比,处于弱p型的理想范围.     

Na掺入制备不锈钢衬底CIGS太阳电池

以轻质柔性不锈钢材料为衬底,利用共蒸发法制备较高质量的四元化合物Cu(In,Ga)Se2薄膜,在沉积CIGS薄膜前沉积一定厚度的NaF预置层,使得所制备的CIGS薄膜含有适量浓度的Na,并获得了10.06%的转换效率.利用X射线衍射仪和X射线荧光光谱仪分别测量了所制备薄膜的晶相和组分,利用扫描电子显微镜分析了不锈钢衬底CIGS太阳电池的断面形貌,最后分析了NaF的掺入对CIGS太阳电池的影响.     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子（I）氩气流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了CuInGa（CIG）预制膜。以Ar为载气,采用固态硒化法制备获得了cu（In1-xGax）Se2（CIGS）吸收层薄膜,考察了Ar流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响。采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成份,采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明,在不同血流量下制备的CIGS薄膜均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有（112）面的择优取向。随着Ar流量的增大,CIGS薄膜晶粒直径增大。当舡流量为0．20m^3／h时,薄膜的孔隙最少。当Ar流量达到0．40m^3/h时,薄膜晶粒出现明显的柱状生长。当心流量为0．10、0．20和0．30m^3/h时,所制得的CIGS薄膜的Cu、In、Ga原子含量比,处于弱P型的理想范围。     

Mo背电极对CIGS吸收层成分与结构的影响

采用直流磁控溅射法,通过调整溅射气压制备双层和三层Mo背电极层,并在其上制备(In,Ga)_2Se_3(IGS)和Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)。采用X射线荧光光谱(XRF)和X射线光电子能谱(XPS)测量成分;用扫描电子显微镜(SEM)观察IGS和CIGS的表面和断面形貌;用X射线衍射(XRD)研究背电极层对IGS和CIGS结晶取向的影响。结果表明,背电极的不同可影响CIGS表面Na的分布;三层Mo背电极层上制备的CIGS吸收层具有112择优,晶粒较大,贯通性更优;三层Mo背电极层上制备的CIGS电池的效率为14.1%,其中较双层J_(sc)和FF分别有9.4%和15.5%的提升。     

德国Manz集团CIGS薄膜光伏交钥匙生产线——实现平价上网的最佳选择

<正>2014年4月8日全球著名高科技设备制造商德国Manz集团在北京中国大饭店召开新闻发布会,向中国太阳能光伏市场输出整线CIGS(铜铟镓硒)交钥匙工程,包括太阳能薄膜电池生产线设备及生产技术。Manz的CIGS薄膜组件的量产模块转换效率突破14.6%。CIGS薄膜太阳能技术具有转换率高、性能稳定、制造成本低、零污染等特点。其主要制造原材料为铜、铟、镓、硒,我国稀土资源丰富,这4种原材料最大产地均在中国。与多晶硅电池原料过度依赖海外市场相比,CIGS有着极大的优势。     

美研制成功CIGS柔性太阳能电池

正最近,美国洛杉矶新创公司(Sunflare)研制成功了柔性太阳能电池。该电池使用由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜,可伸缩、弯曲、扭转、挤压变形而不失去性能。电池无比柔软,携带时可像墙纸一样卷起来,贴附于任何物体的表面,很适合农村地区和便携式项目。该电池具有光吸收能力强、发电稳定性好、转化效率高、白天发电时间长、发电量高、生产成本低及能源回收周     

新产品

<正>高效CIGS太阳电池德国太阳能和氢研究中心(ZSW)宣布其铜铟镓硒薄膜太阳电池(CIGS)的光电转换效率达到20.3%,创造新的效率纪录。这项纪录已经得到德国Franhofer ISE研究所的验证。而普通的铜铟镓硒薄膜太阳电池的效率仅为10%～11%。此次创造纪录的CIGS薄膜太阳电池采用半导体CIGS层和接触层,面积为0.5cm~2,厚度仅为4μm,比标准的硅电池薄50倍,这样就可以节省材料和成     

Cu(In,Ga)Se2太阳电池窗口层光学常数的测量与计算

采用多层薄膜反射率与透射率非相干叠加的方法,计算Cu(In,Ga)Se2(CIGS)多晶薄膜太阳电池的窗口层(CdS薄膜和ZnO薄膜)的光学常数,并通过科希方程和塞尔迈耳方程对计算的折射率进行了拟合,给出了拟合公式,为CIGS多晶薄膜太阳电池结构的光学设计和优化奠定了基础.     

电沉积法制备铜锌锡硫薄膜概述

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)为锡黄锡矿结构的四元化合物,其禁带宽度为1.45 e V,与半导体太阳能电池所要求的最佳禁带宽度(1.5 eV)十分接近;该材料与目前在薄膜太阳能电池领域表现出色的黄铜矿结构的CIGS(铜铟镓硒)材料具有相似的晶体结构,且CZTS有着很好的光电性能,组成元素在地球上含量丰富,安全无毒和环境友好,因而成为太阳能电池吸收层的最佳候选材料之一。介绍了Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜材料的结构特性和光学特性,总结了电化学沉积方法制备CZTS的研究现状。最后对CZTS目前存在的挑战和今后的研究重点进行总结并展望了将来可能的突破方向。     

衬底温度对PLD法沉积CdS及ZnS薄膜材料的影响

以ITO玻璃为衬底,利用脉冲激光沉积(PLD)法在温度为50、200和400℃下制备了CdS、ZnS薄膜。测量分析了温度对CdS及ZnS薄膜的透射光谱特性、光学带隙、Raman光谱特性等的影响。结果显示,在实验温度范围内:①ZnS薄膜比CdS薄膜透射性能好,光学带隙大;②ZnS薄膜的Raman光谱复杂,Raman特征峰较弱;CdS薄膜的Raman特征峰明显;③随温度升高,CdS与ZnS相比禁带宽度增加明显、Raman特征峰增高变窄。对此现象进行了解释,为利用CdS或ZnS薄膜作为CIGS薄膜太阳电池缓冲层提供了参考。     

Cu（In,Al）Se2薄膜太阳电池

Cu(In,Al)Se2(CIAS)化合物薄膜太阳电池属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物薄膜太阳电池,由同族的Al来替代CuInSe2(CIS)中的In,及Cu(In,Ga)Se2(CIGS)中的Ga和In。具有黄铜矿结构的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物半导体材料可作为吸收层用于光伏电池。用渗入CIS中得到具有黄铜矿结构的CIGS,并且可根据Ga/(In+Ga)调节禁带宽度提高转化效率,但Ga的掺入调节禁带宽有限。以Al替代Ga,不仅可大幅降低成本,同时由于形成CuAlSe2相的能隙为2.7eV,因此调节Al/(In+Al)的比例可更宽泛地调节Cu(In,Al)Se2(CIAS)能禁带宽度。目前CIAS制备工艺以真空镀膜方法为主,包括真空蒸镀、磁控溅射、脉冲激光等。在非真空方法中,研究者们尝试了电沉积的方法成功制得单相的CIAS吸收层薄膜,而用如丝网印刷等低成本工艺CIAS薄膜尝试还少见报导。本文详细介绍了CIAS制备方法及工艺,并提出CIAS研究的一些建议。     

磁控溅射四元靶材法制备17.5%效率CIGS电池研究

使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少作为载流子复合中心的晶界缺陷,有利于提高电池开路电压和短路电流,最终提高电池效率。H_2Se浓度从5%进一步提高到10%时,虽然晶粒尺寸进一步增加,但是表面镓含量下降导致表面禁带宽度降低,电池开路电压没有进一步提高。通过先硒化后硫化热处理工艺,可得到表面和底部禁带宽度高于吸收层内部的U型能带结构。硫化处理后,电池平均开路电压从539 mV提高至619 mV,电池平均效率从14.1%提高至15.9%。在制备减反层MgF_2后,获得最高效率为17.5%的电池。     

柔性不锈钢衬底CIGS薄膜太阳电池

以轻质柔性不锈钢材料为衬底,利用三步共蒸发法制备较高质量的四元化合物Cu(In,Ga)Se_2薄膜,CIGS层在Mo导电层上具有很强的附着力。利用XRD和XRF分别分析了所制备薄膜的晶相和组分。以ZnO:Al/i-ZnO/ CdS/CIGS/Mo/Stainless steel结构为基础得到最高转换效率为9.39%的柔性太阳电池。最后讨论了衬底粗糙度、有害杂质的扩散和不含有Na元素等不利因素对于电池性能的影响。