CIGS薄膜太陽能電池PPT學習教案

1、會計學1 CIGS薄膜太陽能電池薄膜太陽能電池PPT課件課件 第1頁/共19頁 薄膜太陽 能電池發(fā) 展的歷程 第2頁/共19頁 按 制 備 材 料 的 不 同 硅基太陽能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 納米晶太陽能電池 主要:GaAs CdS CIGS 目前,綜合性能最好 的薄膜太陽能電池 硅基太陽能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 硅基太陽能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 硅基太陽能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 硅基太陽能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池

2、 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 硅基太陽能電池 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 硅基太陽能電池 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 硅基太陽能電池 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 目前,綜合性能最好 的薄膜太陽能電池 主要:GaAs CdS CIGS 目前,綜合性能最好 的薄膜太陽能電池 主要:GaAs CdS CIGS 目前,綜合性能最好 的薄膜太陽能電池 硅基太陽能電池 納米晶太陽能電池 有機聚合物太陽 能電池 多元化合物薄膜 太陽能電池 主

3、要:GaAs CdS CIGS 目前,綜合性能最好 的薄膜太陽能電池 第3頁/共19頁 第4頁/共19頁 CuInSe2黃銅礦晶格結(jié)構(gòu) CuInSe2復式晶格復式晶格:a=0.577,c=1.154 直接帶隙半導體，其光吸收系數(shù)高達直接帶隙半導體，其光吸收系數(shù)高達105量級量級 禁帶寬度在室溫時是禁帶寬度在室溫時是1.04eV，電子遷移率和空穴遷移率分，電子遷移率和空穴遷移率分3.2X102(cm2/Vs)和和1X10(cm2/Vs) 通過摻入適量的通過摻入適量的Ga以替代部分以替代部分In，形成，形成CulnSe2和和CuGaSe2的固熔晶體的固熔晶體 Ga的摻入會改變晶體的晶格常數(shù)，改變了

4、原子之間的作用力的摻入會改變晶體的晶格常數(shù)，改變了原子之間的作用力,最終實現(xiàn)了材料禁帶寬度的改變，在最終實現(xiàn)了材料禁帶寬度的改變，在1.04一一1.7eV范圍內(nèi)可以根據(jù)設計調(diào)整，以達到最高的轉(zhuǎn)化效率范圍內(nèi)可以根據(jù)設計調(diào)整，以達到最高的轉(zhuǎn)化效率 自室溫至自室溫至810保持穩(wěn)定相保持穩(wěn)定相,使制膜工藝簡單使制膜工藝簡單, 可操作性強可操作性強. 第5頁/共19頁 富富Cu薄膜始終是薄膜始終是p型，而富型，而富In薄膜則既可能薄膜則既可能 為為p型，也可能為型，也可能為n型。型。n型材料在較高型材料在較高Se蒸蒸 氣壓下退火變?yōu)闅鈮合峦嘶鹱優(yōu)閜型傳導型傳導;相反，相反，p型材料在較型材料在較 低低S

5、e蒸氣壓下退火則變?yōu)檎魵鈮合峦嘶饎t變?yōu)閚型型 CIS中存在上述的本征缺陷中存在上述的本征缺陷 ， 影響薄膜的電學性質(zhì)影響薄膜的電學性質(zhì) .Ga的的 摻入影響很小摻入影響很小. 第6頁/共19頁 lIn/GaIn/Ga比的調(diào)整可使比的調(diào)整可使CIGSCIGS材料的帶隙范圍覆蓋材料的帶隙范圍覆蓋1.01.0一一l.7eVl.7eV，CIGSCIGS其帶隙值隨其帶隙值隨GaGa含量含量x x變化滿足下列公式其中，變化滿足下列公式其中，b b值的大小為值的大小為0.150.15一一0.24eV0.24eV lCIGS的性能不是的性能不是Ga越多性能越好的，因為短路電流是隨著越多性能越好的，因為短路電流

6、是隨著Ga的增加對長波的吸收減小而減小的。的增加對長波的吸收減小而減小的。 l當當x=Ga/(Ga+In)0.3時，隨著時，隨著x的增加，的增加，Eg減小，減小，Voc也減小。也減小。 l G.Hanna等也認為等也認為x=0.28時材料缺陷最少，電池性能最好。時材料缺陷最少，電池性能最好。 第7頁/共19頁 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 窗口層ZnO 過渡層CdS 光吸收層CIGS 金屬背電極Mo 玻璃襯底 低阻AZO 高阻ZnO 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(MgF

7、2) 金屬柵電極 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 光吸收層CIGS光吸收層CIGS 過渡層CdS 光吸收層CIGS 過渡層CdS 光吸收層CIGS 窗口層ZnO 過渡層CdS 光吸收層CIGS 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(Mg

8、F2) 金屬柵電極金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 金屬背電極Mo 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 窗口層ZnO 減反射膜(M

9、gF2) 金屬柵電極 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 金屬背電極Mo 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 金屬背電極Mo 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 玻璃襯底 金屬背電極Mo 光吸收層CIGS 過渡層CdS 窗口層ZnO 減反射膜(MgF2) 金屬柵電極 第8頁/共19頁 l減反射膜：增加入射率 lAZO： 低阻，高透，歐姆接觸

10、li-ZnO：高阻，與CdS構(gòu)成n區(qū) lCdS： 降低帶隙的不連續(xù)性，緩 沖晶格不匹配問題 lCIGS： 吸收區(qū)，弱p型，其空間 電 荷區(qū)為主要工作區(qū) lMo: CIS的晶格失配較小且熱 膨 脹系數(shù)與CIS比較接近 第9頁/共19頁 光 CIGS(弱p) (1.01.7eV) CdS (n) (2.4eV) ZnO (n) (3.2eV) N區(qū) 內(nèi)建電場 光生電流（電壓） 第10頁/共19頁 l電子親合能不同,產(chǎn)生導帶底失調(diào)值Ec和價帶失調(diào)值Ev l禁帶寬度可調(diào): Ec0或0的能帶結(jié) 構(gòu)對提高電池的轉(zhuǎn)換效率有利。 當EcO.5eV以后，開路電壓明 顯下降，同時短路電流也急劇下 降.高效電池Ec的理想范圍在0- 0.4eV之間，一般以0.2-0.3ev為 宜 第11頁/共19頁 第12頁/共19頁 第13頁/共19頁 第14頁/共19頁 第15頁/共19頁 第16頁/共19頁 補充: 磁控濺射 1.襯底溫度保持在約350 左右，真空