柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池

闫 礼，乔在祥

（中国电子科技集团公司第十八研究所，天津 300381）

铜铟硒（CIS）是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体材料，具有黄铜矿晶体结构，禁带宽度1.04 eV，通过掺入适量的Ga取代In，形成铜铟镓硒（CIGS） 四元固溶体，其禁带宽度范围1.04～1.68 eV。CIGS是直接禁带材料，其可见光吸收系数高达105cm－1数量级，适合太阳电池的薄膜化。CIGS薄膜太阳电池光电转换效率已达到20.3%[1]，该项记录由德国太阳能和氢能研究机构(ZSW)在2010年创造，与多晶硅太阳电池的效率差距缩小到只有0.1%。

柔性衬底CIGS薄膜太阳电池具有质量轻、可弯曲、质量比功率高等优点，具有广阔的应用前景，如：太阳电池一体化帐篷、一体化建筑、太阳电池救生衣、太阳电池救生艇、便携式充电器等。柔性衬底太阳电池另一个重要优点是可采用绕带式沉积，利于实现大规模生产，并显著降低生产成本。

1 柔性CIGS薄膜太阳电池基本结构

图1 柔性CIGS薄膜太阳电池结构

典型的柔性CIGS薄膜太阳电池结构如图1所示，包括柔性衬底、背电极(Mo)、吸收层(CIGS)、缓冲层（CdS或其它无镉材料）、窗口层（高阻ZnO和ZnO∶Al）和顶电极六大部分。其中p型CIGS和n型CdS及高阻n型ZnO形成p-n异质结，是CIGS薄膜太阳电池的核心层。Mo背电极层既要保证与衬底间有很好的附着力，又要保证与其上的CIGS层有良好的欧姆接触，还要有高的电导率和合适的结晶取向。作为窗口层的ZnO∶A l必须具有较高的光透过率和电导率。当衬底是金属时，一般需要沉积一层阻挡层来阻止杂质（如：铁）扩散到吸收层，其单片集成组件则需要沉积电绝缘层，通常来说，电绝缘层和扩散阻挡层可以是同一层。……