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,是近兩年來備受人們關注新型太陽能電池產品之一,經過近30年的研究和發展,其光電轉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三道制程制備出最高效率達19.9%??的電池。
2009年全球CIGS薄膜太陽能電池產能超過660 MW,實際產量達到180 MW,年增幅超過300%,遠高于產業中的成長速度,顯示了具有強大的爆發力,近期,CIGS小面積電池效率又創造了新的記錄,達到了20.1%,與主流產品結晶矽的效率相差無幾,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、改進產業化技術的方向上探索前進。
CIGS薄膜太陽能電池對高效電池的最大貢獻莫過于對吸收層CIGS材料的成膜方式及導電機制等基礎物理問題的科學認識和元件結構中各層薄膜的搭配組合。臺灣這幾年臺、清、交、成等知名大學都紛紛投入研究CIGS,在這當中也包含了工研院,以及產業界中的錸德、新能等企業研發高效率低成本的CIGS電池,以等待其爆發時,能在市場上占一席之地。
現階段CIGS薄膜太陽能電池產業化的真空制備方法主要有兩種,即共蒸鍍法和濺鍍硒化法,但該兩種方法各有其難點,共蒸鍍法的主要問題在于要在一個真空腔體內安裝三個蒸發溫度都超過1000℃的金屬線性蒸發源,并且溫度獨立可控不受其他熱源影響,尤其是銅元素,蒸發溫度高達1300℃,而且蒸發時易濺散,極難控制。另蒸發時襯底處于加熱500℃以上的環境下,而硒元素源蒸發溫度只有200℃,要控制其不受高溫影響具有極強的挑戰性。而硒化法的硒化過程一般在高溫非真空的條件下實現,其穩定性,可靠性和重復性一直是公認的難點,同時硒化使用劇毒氣體也是難以解決的問題。
雖然有著上述結構、材料和制程的復雜性,CIGS太陽能電池產業化和商業化的進程相對比較緩慢,但是電池優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元件物理方面不斷取得新的突破,使得CIGS與其他薄膜電池同步發展、同步提高,這是CIGS薄膜電池產業化、商業化的基??礎前提。
目前,國際上CISG薄膜太陽能電池的產業化、商業化進行已經開始,如日本的ShowaShell公司的小面積(300×300 mm)效率已經達到15.2%,只比小面積結晶矽電池的世界紀錄低4.7個百分點。
2009年全球CIGS薄膜太陽能電池產能超過660 MW,實際產量達到180 MW,年增幅超過300%,遠高于產業中的成長速度,顯示了具有強大的爆發力,近期,CIGS小面積電池效率又創造了新的記錄,達到了20.1%,與主流產品結晶矽的效率相差無幾,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、改進產業化技術的方向上探索前進。
CIGS薄膜太陽能電池對高效電池的最大貢獻莫過于對吸收層CIGS材料的成膜方式及導電機制等基礎物理問題的科學認識和元件結構中各層薄膜的搭配組合。臺灣這幾年臺、清、交、成等知名大學都紛紛投入研究CIGS,在這當中也包含了工研院,以及產業界中的錸德、新能等企業研發高效率低成本的CIGS電池,以等待其爆發時,能在市場上占一席之地。
現階段CIGS薄膜太陽能電池產業化的真空制備方法主要有兩種,即共蒸鍍法和濺鍍硒化法,但該兩種方法各有其難點,共蒸鍍法的主要問題在于要在一個真空腔體內安裝三個蒸發溫度都超過1000℃的金屬線性蒸發源,并且溫度獨立可控不受其他熱源影響,尤其是銅元素,蒸發溫度高達1300℃,而且蒸發時易濺散,極難控制。另蒸發時襯底處于加熱500℃以上的環境下,而硒元素源蒸發溫度只有200℃,要控制其不受高溫影響具有極強的挑戰性。而硒化法的硒化過程一般在高溫非真空的條件下實現,其穩定性,可靠性和重復性一直是公認的難點,同時硒化使用劇毒氣體也是難以解決的問題。
雖然有著上述結構、材料和制程的復雜性,CIGS太陽能電池產業化和商業化的進程相對比較緩慢,但是電池優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元件物理方面不斷取得新的突破,使得CIGS與其他薄膜電池同步發展、同步提高,這是CIGS薄膜電池產業化、商業化的基??礎前提。
目前,國際上CISG薄膜太陽能電池的產業化、商業化進行已經開始,如日本的ShowaShell公司的小面積(300×300 mm)效率已經達到15.2%,只比小面積結晶矽電池的世界紀錄低4.7個百分點。