CIGS基础知识汇总.ppt

.iuu .iuu .iuu .iuu .iuu .iuu 历史 　　CIS由Hahn于1953年发明。 　　贝尔实验室70年代早期 开始将其用作太阳能电池 　　80年代波音和ARCO 分别用共蒸和溅射硒化法作进一步研究，将CIS掺镓成为CIGS 　　目前最高效率19.5% .......... * CIGS优点 　　1.高效率(19.5%，近于非晶硅)　2.稳定性(无衰减，耐辐照)　３.低成本(薄膜、连接)　4.钠效应　5.短能量偿还时间　6.适应于很多应用(弱光、空间、柔性基片)　 7.很多研究和发展空间　　　 .......... * CIGS的结构 .......... * 物理性质 属性 值 单位 晶格常数 a 5.78 埃 c 11.62 埃 密度 5.75 水密度 熔点 986 ℃ 273K热膨胀系数 a轴 8.32e-6 1/K c轴 7.89e-6 1/K 273K热导 0.086 .......... * CIGS的性质 　　带隙：对CIS为1.04eV，CIGS随镓含量增多导带上升，带隙增加，CGS为1.65eV。 　　带隙增加也可以用硫代替硒，此时价带下降 　　电属性：富铜为p型　富铟为n型 　　典型的p型载流子浓度约1016/cm3 .......... * 　　迁移率：薄膜高于块状　单晶高于多晶 　　空穴为15-200cm2/Vs 　　电子为90-900cm2/Vs 　　介电常数：低温下13.6±2.4 　　高温下8.1±1.4 　　电子的有效质量为0.09电子质量 　　重空穴为0.71电子质量 　　轻空穴为0.092电子质量 .......... * 　　CIGS中的缺陷主要有：空位　取代原子　晶粒间界等　 铜空位 EV+0.03eV 浅受主 铟代铜 EC-0.25eV 补偿施主 硒空位 补偿施主 铜代铟 EV+0.29eV 复合中心 .......... * 表面和晶相 　　生长的CIGS一般为柱状多晶，典型晶体大小1微米，[112]晶向沿垂直薄膜厚度方向 .......... * 电池组件结构 　　包括：基底、(阻挡层)、背电极、吸收层、(硫化镉缓冲层)、i-zno缓冲层、n-zno上电极层、(减反射层) .......... * 　　工作时大部分吸收层为p型，最上层吸收层和以上各层为n型，带图如下 .......... * 基底 　　基底有刚性的玻璃、陶瓷基底和柔性的金属、塑料基底。 　　一般用普通的钠钙玻璃。 　　金属基底要在金属上加绝缘阻挡层 　　塑料基底要注意所耐温度限制 　　硼硅玻璃热膨胀系数过低，聚酰亚胺热膨胀系数过高，要采用特殊工艺 .......... * 阻挡层　 　　要求阻挡层的情况： 　　1.金属基板为求绝缘 　　2.外加钠源时准确控制钠浓度 　　阻挡层的材料： 　　氧化硅、氮化硅 　　沉积方式： 　　射频溅射 .......... * 背电极　 　　背电极一般用钼，通常为直流溅射沉积，优点为稳定性、高反射率、低电阻，缺点为形成硒化钼 　　可能的替代材料为钽和铌 　　对双面电池，用导电氧化物层代替钼 .......... * 吸收层沉积方法 　　主流沉积方法： 　　三步共蒸和溅射硒化 　　其他沉积方法： 反应溅射 　化学水浴沉积 　激光蒸发 　　三步共蒸得到最高效率 　　溅射保证大面积均匀性 .......... * 第一缓冲层　 　　硫化镉缓冲层，优点是(111)面和CIGS(112)面匹配，缺点是环境问题 　　通常制造方法：镉盐+铬合剂+硫脲 化学水浴沉积 　　其他制造方法：真空蒸发　溅射　原子层化学气相沉积　电沉积 　　其他制造方法共同缺点：破坏吸收层 .......... * 　　无镉缓冲层：欧洲法律规定所有电器必须无镉，暂不包括光伏装备 　　无镉缓冲层一般为锌和铟的硫属元素化物，制造方法和硫化镉相似 　　主要问题：效率不够高　光照下 产生亚稳态 .......... * 第二缓冲层　 　　高阻本征氧化锌层，一般厚度50nm 　　优点：增加二极管性能 　　主要沉积方式：射频溅射 .......... * 透明电极层 上电极　要求：n掺杂透明导电氧化物 高透明性、低厚度以降低光学损耗 低电阻、高厚度以降低串联电阻损耗 选用材料： 纯材料　氧化锌　氧化铟　氧化锡 组合材料　AZO　GZO　IZO　ITO 沉积方式　直流溅射(大规模)　射频溅射　反应溅射 .......... * 划线 划线可为激光、光刻划线或机械划线 第一步钼层较硬，必须激光划线；第二步以后可用机械划线 线宽低时可能短路，线宽高时遮光损失大 划线间距低时遮光损失大，划线间距高时电阻损失大 一般死区总宽0.5-1mm，划线间距5-10mm，光学损失约10% .......... * ...