中國科學院深圳先進技術研究院光伏太陽能研究中心致力于具有商業價值的大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池生長設備及工藝設計。中心的目標是建立和完善適合產業化生產的CIGS光伏太陽能電池整套工藝,掌握具有自主知識產權的核心技術,力爭在較短時間內使中科院在該領域達到國內領先和國際先進水平。并且,建立完善的光伏太陽能電池性能檢測體系和產業化推廣平臺等全方位的研究體系,形成一個立足于深圳市,兼顧基礎研究與產業化,并對可再生能源起到宣傳示范作用的研究中心。
近期開展的科研項目如下:
1. 銅銦鎵硒太陽能電池共蒸發-磁控濺射生長系統(中科院重大裝備研制項目,與中科院沈陽科學儀器有限公司合作)
中心自主研發了一套銅銦鎵硒太陽能電池共蒸發-磁控濺射生長系統,將目前CIGS太陽能制備技術中最為成熟的共蒸發和濺射后硒化兩種技術為一體,整個生長過程均在真空中完成,實現玻璃襯底進樣,電池片出樣的流水作業,全過程由電腦程序化控制。可實現100mm×100mm CIGS太陽能組件的制備。
2. 高效銅銦鎵硒薄膜太陽電池技術研究(中科院太陽能行動計劃,與中科院上海技術物理研究所合作)
本項目以第二代太陽電池中最具有大規模應用前景的銅銦鎵硒(CIGS)為代表的黃銅礦結構化合物半導體薄膜太陽電池為主要研究對象,研究包括鉬背電極層沉積、CIGS吸收層沉積、緩沖層沉積,窗口層沉積以及電極劃線等整套CIGS薄膜太陽能電池組件制備關鍵工藝與相關機理。這其中以CIGS吸收層的沉積工藝以及生長機理為主要研究內容,這一關鍵膜層制備以四源共蒸發沉積工藝為主,同時也開展CIGS吸收層濺射固態源硒化法的研究。其他功能層沉積采用磁控濺射,水浴法等工藝。目標是研發出10×10 cm面積的CIGS薄膜太陽電池組件工藝流程, 使轉化效率達到11%-13%。
3. 新型高效、低成本銅銦鎵硒薄膜太陽能電池工藝研究(深港創新圈項目,與拓日太陽能股份有限公司合作)
我國目前沒有廠家能提供自己的CIGS生產線,需花費巨資訂購國外設備。因此,急需加大高效低成本CIGS太陽電池研究力度,通過院企合作的模式,盡快開發出具有自主知識產權的設備和工藝,突破國外的專利壁壘,實現自主知識產權CIGS太陽能電池的產業化。
4. ZnO:Al薄膜的制備及其在太陽能電池中的應用(深圳市公共科技項目)
探索并確定透明ZnO:Al窗口層的制備工藝,形成透光和導電性能均良好的AZO薄膜。采用酸對AZO表面進行腐蝕,使其生成絨面結構,達到陷光效果,提高電池對光的吸收率,從而提高電池轉化效率。
5. 研發低毒低成本制備銅銦鎵硒(CIGS)光伏材料的方法(深圳市基礎研究項目)
緩沖層是銅銦鎵硒太陽能電池的重要組成部分,目前在CIGS太陽能電池領域最流行的緩沖層材料是CdS。雖然緩沖層只有數十納米厚,且位于太陽能電池內部,其Cd元素并不會泄漏從而帶來危害,但制備過程中的廢液需要經過特殊處理。而且,理論分析表明,CdS并非最完美的窗口層材料。因此,研制無Cd低毒的窗口層材料仍然很有必要。