鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1787次 | 2021年03月18日
CIGS電池的結(jié)構(gòu)是怎么樣的?
近年來,光伏工業(yè)呈現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢,發(fā)展的特點(diǎn)是:產(chǎn)量新增,轉(zhuǎn)化效率提高,成本降低,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。與十年前相比,太陽能電池價(jià)格大幅度降低??梢灶A(yù)料,隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場的拓展,光電池成本及售價(jià)將會(huì)大幅下降。2010年以后,由于太陽能電池成本的下降,可望使光伏技術(shù)進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展時(shí)期。隨著技術(shù)的進(jìn)步,薄膜太陽能電池的發(fā)展將日新月異,在未來光伏市場的市場份額將逐步提高。作為性能最好的薄膜太陽能電池,CIGS薄膜太陽能電池也將迎來快速發(fā)展時(shí)期。
CIGS電池的結(jié)構(gòu)
銅錮稼硒(CIGS)薄膜太陽能電池,具有層狀結(jié)構(gòu),吸收材料屬于I-III-VI族化合物。襯底一般采用玻璃,也可以采用柔性薄膜襯底。一般采用真空濺射、蒸發(fā)或者其它非真空的方法,分別沉積多層薄膜,形成p-N結(jié)構(gòu)而構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換器件。從光入射層開始,各層分別為:金屬柵狀電極、減反射膜、窗口層(Zn0)、過渡層(CdS)、光吸收層(CIGS)、金屬背電極(Mo)、玻璃襯底。經(jīng)過近30年的研究,CIGS太陽電池發(fā)展了很多不同結(jié)構(gòu)。最重要差別在于窗口材料的不同選擇。最早是用n型半導(dǎo)體CdS作窗口層,其禁帶寬度為2.42eV,一般通過摻入少量的ZnS,成為CdZnS材料,重要目的是新增帶隙。但是,鍋是重金屬元素,對環(huán)境有害,而且材料本身帶隙偏窄。近年來的研究發(fā)現(xiàn),窗口層改用Zn0效果更好,帶寬可達(dá)到3.3eV,CdS的厚度降到只有約50nm,Zn0只作為過渡層。為了新增光的入射率,最后在電池表面蒸發(fā)一層減反膜(一般采用MgFz),電池的效率會(huì)得到1-2%的提高?,F(xiàn)在研究表明,襯底一般采用堿性鈉鈣玻璃(堿石灰玻璃),重要是這種玻璃含有金屬鈉離子。Na通過擴(kuò)散可以進(jìn)入電池的吸收層,這有助于薄膜晶粒的生長。
Mo作為電池的底電極要求具有比較好的結(jié)晶度和低的表面電阻,制備過程中要考慮的另外一個(gè)重要方面是電池的層間附著力,一般要求Mo層具有魚鱗狀結(jié)構(gòu),以新增上下層之間的接觸面積;CIS/CIGS層作為光吸收層是電池的最關(guān)鍵部分,要求制備出的半導(dǎo)體薄膜是p型的,且具有很好的黃銅礦結(jié)構(gòu),晶粒大、缺陷少是制備高效率電池的關(guān)鍵;CdS作為緩沖層,不但能降低i-Zn0與p-CIS之間帶隙的不持續(xù)性,而且可以解決CIS和Zn0晶格不匹配問題;n-Zn0(AZO)作為電池的上電極,要求具有低的表面電阻,好的可見光透過率,與Al電極構(gòu)成歐姆接觸;防反射層MgFz可以降低光在接收面的反射,提高電池的效率。
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