.CIGS太阳电池.ppt

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1、太阳能电池的基本原理什么是太阳能电池？太阳能电池：又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV），简称光伏。半导体的能带结构在半导体物理学中我们知道由于电子的共有化运动产生能级分裂，能级分裂进而形成能带根据电子先填充低能这个原理，下面一个能带能填满电子，我们称之为满带或价带；上面一个能带是空的，称为导带；中间隔以禁带价带中的电子一旦受到外部能量的激发，就会跃迁至导带成为自由电子，且在价带留下一个空位。这

2、个空位可由价带中邻键上的电子来占据，而这个电子移动所留下的新的空位又可以由其它电子来填补。这样，我们可以看成是空位在依次地移动，等效于带正电荷的粒子朝着与电子运动方向相反的方向移动，称它为空穴。半导体的费米能级N型半导体：在硅晶体中掺入P（磷原子），当磷原子与周围四个硅原子形成共价键时，还多了一个电子，这个电子容易挣脱磷原子的束缚形成自由电子，而磷原子失去电子后成为不能移动的正电中心。故多子为电子，少子为空穴。P型半导体：在硅晶体中掺入B（硼原子），当硼原子与周围四个硅原子形成共价键时，还缺少一个电子，必须从硅原子中夺取一个价电子，于是就在硅晶体的共价键中产生一个空穴，而硼原子接受一个电子

3、后，成为了负电中心。P型半导体中多子为空穴，少子为电子。本征半导体的费米能级Efi大致位于禁带中线Ei处。N型半导体的费米能级Efn位于禁带中央以上；掺杂浓度愈高，费米能级离禁带中央愈远，愈靠近导带底。P型半导体的费米能级Efp位于禁带中央位置以下；掺杂浓度愈高，费米能级离禁带中央愈远，愈靠近价带顶。太阳能电池基本原理太阳能电池是由电性质不同的n型半导体和p型半导体连接合成，一边是p区,一边是n区，在两个相互接触的界面附近形成一个结叫p-n结，结区内形成内建电场，成为电荷运动的势垒。太阳能电池基本原理当太阳光入射到太阳电池表面上后,所吸收得能量大于禁带宽度，在p-n结中产生电子-空穴对，在

4、p-n结内建电场作用下，空穴向p区移动，电子向n区移动，从而在p区形成空穴积累，在n区形成电子积累。若电路闭合，形成电流。铜铟镓硒薄膜太阳能电池太阳电池发展总体趋势随着能源危机与环境污染的日趋严重，开发可再生清洁能源成为国际范围内的重大战略课题之一！太阳能是取之不尽、用之不竭，最清洁、最大的可再生能源太阳能将在未来的能源结构中占据主导地位太阳能各种利用方式中，太阳电池发电发展最快、最具活力和最受瞩目太阳能电池发展现状太阳电池现状：已发展出三代第一代晶硅太阳电池——包括单晶硅与多晶硅电池优点:技术成熟，转化效率较高，目前在工业生产和市场上占主导地位。缺点:需要消耗高纯的晶硅；成本高；原料制

5、取的能耗高、污染重；第二代薄膜太阳电池——包括a:Si、CdTe、CIGS和DSSC电池优点:耗材较少、易于柔性化制作。不足:研究较晚，许多基础问题不明、技术尚不成熟；第三代薄膜太阳电池——如叠层、热光伏、量子点等电池特点:有前景，但大都停留在概念阶段、少有产品、实用性不明；太阳能的分类（按材料）CIGS太阳电池的优点CIGS薄膜太阳电池：用料少、效率高、稳定性好、易于柔性化和卷绕式生产，具有良好发展前景，成为研发热点。在第二代薄膜太阳电池中转换效率最高（20.3%）材料消耗少，一般1.5-2.5微米比功率高，柔性基底的可达1100W/kg以上可制造柔性电池组件，易于以卷对卷连续化生产

6、CIGS太阳电池的优点发展非真空沉积法或全干法技术，可较大幅度降低成本稳定性好，弱光性能好使用寿命长，抗辐射能力强柔性化，应用领域更为广泛CIGS太阳电池的缺点原料供应的问题：主要是In（铟）和Se（硒）原料问题是CIS和CIGS电池大规模生产不可避免的致命因素，铟全球储量约10万吨，硒约80万吨，均属稀有珍贵元素。国外曾计算，如以效率10﹪的电池计算，人类如全面使用CIGS光电池发电供应能源，可能只有数年光景可用。一旦大量生产这类电池，恐怕铟和硒就会涨到钻石的价格上去，Nano声称的低成本也就不复存在。显然，原料的珍稀实际上已经提前判定CIS和CIGS今后只能成为目前太阳能电池的补充，

7、而不能大规模应用成为主流。此外，CIGS电池的缓冲层CdS有潜在毒害，制造程序复杂，投资成本高。CIGS太阳电池发展历程1953年，合成CuInSe2(CIS)单晶，1967年研究相图1974年，Bell实验室制备出第一块单晶CIS/CdS电池，效率为5%；1975年达12%1976年，Maine大学第一块薄膜CIS/CdS电池，效率6.6%1981年，波音获得双层CIS/CdS薄膜电池，效率9.5%；1982年，Cdx