1.1  CIGS薄膜的结构与特性

   CIGS薄膜太阳能电池就是一种把铜铟镓硒当做吸收层的高效率薄膜太阳能电池，可以称之为铜铟镓硒电池或CIGS电池，它的典型结构为：Glass/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ZAO/MgF2。CIGS薄膜电池从下往上的层次结构如图1.1所示，其中以玻璃为衬底的(Glass)、 背电极为(Mo)、光的吸收层为(CIGS)、过渡的层次则为(CdS)、窗口层为(ZnO) 、减反射的薄膜为(MgF2)、金属制作的电极即金属栅。薄膜吸收层的原料是I-III-VI族的元素，薄膜电池的衬底一般都为玻璃制作，不过现今有些工业是用柔性薄膜衬底，这种衬底可以弯曲，方便折叠，这使得太阳能电池更加实用化了。薄膜的吸收层制作包括很多种，例如在真空下的溅射、蒸发还有不在真空下的研制，如沉积法、热喷法以及丝网法等等。

图1.1 CIGS薄膜太阳能电池的典型层状结构图。

CIGS薄膜电池让人引以为傲的几个特点如下一一被列了出来：①材料吸收率高。CIGS薄膜是直接带隙，不仅如此它的吸收系数竟然达到了难以想象的105，太阳能电池想要应用到各个行业中去就必须降低厚度，所以电池的薄膜化是必须的，这样不仅降低了成本还让薄膜电池更进一步发展了。②光学带隙可调。往CIS系薄膜层中加入一点点多Ga来改变它的禁带的宽度，使得宽度在1.04eV和1.72eV中间随意的变化，可以慢慢调节以获得最优的宽度，这是CIGS最大的优势［3］。③抗辐射能力强。CIS中电中性缺陷对(2Vcu+Illc。)等等的成形能力比较低，让Cu离子的迁移可以变为动态的还是可逆的运动，这样的迁移状态结合点缺陷一起作用的情况下引导了薄膜CIS层的自动恢复的能力。美国著名的Beoing公司对CIS系列的薄膜实施了很多有关温度的交变和振动以及加速度的冲击等等对薄膜电池发展有很大帮助的大型实验，并将其应用到了卫星上，而且经过时间的考证证明了在卫星上装载薄膜太阳能电池的可行性，让将来在有关太空能源方面的研究更进一步。④制造成本低。它制作的衬底大多数用的是玻璃材料又或者是其他便宜的材料，制备出1MW的CIGS电池就需要用到的金属元素如350kg的铟和150kg的镓以及120kg的硒等等。这些的消耗只是晶体太阳能电池所消耗的二分之一甚至还要少，如果能使用大面积制备将会更加降低成本，更加适合市场的需要。来.自/751·论|文-网·www.751com.cn/ ⑤电池性能稳定。如前面所说的著名的Beoing公司所做的一系列实验证实了有关CIGS电池的光致衰退的存在是微乎其微的。美国西门子公司制备的CIGS电池放在室外经过大约七年左右的时间，而太阳能电池的转换效率的变化几乎没有，还是有着原本的性能。⑥电池效率高。就目前来说美国NREL的实验室所制出的CIGS太阳能电池的转换率相对比较高达到了大约19.9％，就日本的showa shell厂家所制备的薄膜转换效率只是达到大约14.1％左右的样子。然而就以上2种数据指标确实远高于其他薄膜电池，跟晶体硅太阳能电池相当接近，被列为了世界纪录。⑦弱光特性好。经过美国的Shell Solar公司研究证实了在没有太阳的天气下CIGS薄膜电池的转换率还是比其他的薄膜电池高出很多，这就让CIGS薄膜电池更加受到欢迎尤其是在有太阳的日子不是很多的地方也能使用的优秀的性能。