[科普中国]-CIS电池

CIS电池是一种利用Cu (InGa) Sez/CdS 结以及Mo背面接触层来制造的太阳电池。该电池采用碳酸盐玻璃作为衬底，在其上溅射一层Mo层作为背面接触层，然后沉积Cu( InGa)Se，再采用化学沉积的方法制作CdS层，形成Cu( InGa) Sez /CdS结。上面再通过溅射或CVD方法沉积高阻和高电导率的ZnO层，最后再制作电极栅线。

简介Bell实验室早在1970年代就开始了CIS太阳电他的研究工作，采用在P型单晶CIS上蒸镀N型CdS的方法制作该种太阳电池。当时制作的薄膜是为了优化当时的硅太阳电池。在一个晴朗的天气测量到的电池效率达到了12%。由于CIS本身良好的内在本质，研究人员开始采用各种方法制作CIS/CdS太阳电池。1981 年波音公司最早制作出了效率达到9.4%的电池。

世界上有10 多家公司制作出了较高效率的基于CIS的太阳电池，这些电池基本上都采用同样的基本电池结构，即在钼背电极上制作CulnGaSe/CaS结。从20世纪80年代到90年代，很多企业都在致力于这种电池的商业开发，但是始终没有获得令人满意的效果。随着新技术、新工艺的出现，如共蒸法、硒化法等的出现，太阳电池的效率已经有了很大的提高。CIGS电池的最高效率已经达到的19%以上。同时，许多公司正在致力于大规模生产的开发工作，如Shell Solar开始生产5W、10W、 20W、40W等不同规格的组件，德国的Warth Solar 采用最先进的工艺方法共蒸法制作出了大面积的效率达到12%以上的电池，在美国，EPV、ISET、GSE等在研究“卷到卷”的工艺。在日本，Showa Shell、Matsushita采用硒化和共蒸工艺。这些公司都在进行批量生产的开发工作。

但是CIS电池的制造工艺远比晶体电池和非晶硅太阳电池复杂，所以要获得令人满意的效果，还必须经过不懈的努力才能达到。

电池结构尽管制造CIS电池有着各种各样的工艺方法，但是电池的基本结构基本是相同的。它们都是围绕着基本的电池结构即Cu (InGa) Sez/CdS 结以及Mo背面接触层来制造太阳电池的。该电池采用碳酸盐玻璃作为衬底，在其上溅射一层Mo层作为背面接触层，然后沉积Cu( InGa)Se，再采用化学沉积的方法制作CdS层，形成Cu( InGa) Sez /CdS结。上面再通过溅射或CVD方法沉积高阻和高电导率的ZnO层，最后再制作电极栅线1。

工艺过程对于CIS电池的制作，主要着重Cu( InGa)Ser薄膜的制作，有各种沉积Cu( InGa)Sez薄膜的方法，最普遍采用的为共蒸法和两步法。

电池性能很显然，Cu(InGa)Se2电池具有很高的光电转换效率，随着研究的深入、科学和技术知识进一步积累，电池可以进一步优化。有理由相信这种电池的光电转换效率将会大于20%。这种电池的短路电流可以达到35.2mA/cm(AM1.5)2。

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徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学