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铜铟镓二硒太阳能电池

信息来源:nooeoo.com  时间:2008-02-15  浏览次数:144

  此类型光电池计有两种:一种含铜铟硒三元素(简称CIS),一种含铜铟镓硒四元素(简称CIGS)。由于其高光电效率及低材料成本,被许多人看好。在实验室完成的CIGS光电池,光电效率最高可达约19﹪,就模块而言,最高亦可达约13﹪。CIGS随着铟镓含量的不同,其光吸收范围可从1.02ev至1.68ev,此项特征可加以利用于多层堆栈模块,已近一步提升电池组织效能。此外由于高吸光效率(α>105㎝-1),所需光电材料厚度不需超过1μm,99﹪以上的光子均可被吸收,因此一般粗估量产制造时,所需半导体原物料可能仅只US$0.03/W。
  CIGS光电池其结构有别于非晶型硅光电池,主要再于光电层与导电玻璃间有一缓冲层(buffer layer),该层材质通常为硫化铬(CdS)。其载体亦可使用具可挠性材质,因此制程可以roll-to-roll方式进行。目前商业化制程是由shell solar所开发出来,制程中包含一系列真空程序,造成硬件投资与制造成本均相当高昂,粗估制程投资一平方米约需US$33。实验室常用的同步挥发式制程,放大不易,可能不具商业化可行性。另一家公司,ISET,已积极投入开发非真空技术,尝试利用奈米技术,以类似油墨制程(ink process)制备层状结果,据该公司报导,已获初步成功,是否能发展成商业化制程,大家正拭目以待。另外,美国NREL亦成功开发一种三步骤制程(3-stage process),在实验室非常成功,获得19.2﹪光电效率的太阳能电池。不过由于该制程相当复杂,花费亦大,咸认放大不易。
  综合而言,CIGS在高光电效率低材料成本的好处下,面临三个主要困难要克服:(1)制程复杂,投资成本高;(2)关键原料的供应;(3)缓冲层CdS潜在毒害。制程改善,如前述有许多单位投入,但类似半导体制程的需求,要改良以降低成本,困难度颇高。奈米技术应用,引进了不同思维,可能有机会,但应用至大面积制造,其良率多少?可能是一项挑战。其次原材料使用到铟元素也是一项潜在隐忧,铟的天然蕴藏量相当有限,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。镉(Cd)的毒性一直是人们所关注,硫化镉(CdS)在电池中会不会不当外露,危害人们,并不能让所有人放心,因此在欧洲部份国家,舍弃投入此型光电池研究。

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