銅銦鎵硒太陽能電池及其產業(yè)化設備

肖旭東

(中國科學院深圳先進技術研究院 香港中文大學物理系)

　　摘要：薄膜太陽能電池因其材料用量大大少于常規(guī)的晶硅電池，被認為是大幅度降低清潔能源成本的發(fā)展方向之一。銅銦鎵硒(CIGS)光伏太陽能電池是目前光電轉化效率最高的薄膜太陽能電池，其實驗室效率已達到20.3%，大組件效率已達15.7%，十分接近單晶硅太陽能電池組件的效率。然而，銅銦鎵硒電池質量強烈依賴于生產設備，而且設備成本占生產成本的~30-50%，是成本組成的重要部分。

　　國外銅銦鎵硒電池生產設備已有十余年歷史積累，但價格昂貴，并對核心裝備例如線性蒸發(fā)器進行技術壟斷。 國內銅銦鎵硒電池研究單位的設備大多只是針對小尺寸樣片，缺少在核心裝備上的研發(fā)�；�于前期開發(fā)的面積為10×10 cm2銅銦鎵硒電池制備系統的經驗，采用真空共蒸發(fā)鍍膜法，針對大面積高效率銅銦鎵硒電池的制備進行生產設備與工藝的研究。共蒸發(fā)方法可控性高，工藝穩(wěn)定，是實現高效銅銦鎵硒太陽能電池的最佳方案;它還具有效率高、材料利用率高、無需采用H2S，H2Se等有毒氣體的一系列優(yōu)點。

　　我們通過解決高真空環(huán)境中玻璃襯底高溫加熱及變形，高溫和高真空環(huán)境中金屬蒸汽的產生、定向傳輸以及大空間尺度下的可控分布等諸多科學問題和技術難題，研制包括線型蒸發(fā)器等核心部件的能夠滿足大面積、高均勻性和高生長速率等要求的共蒸發(fā)中試設備，為大面積銅銦鎵硒薄膜生長設備的國產化和低成本提供技術支撐，使我國在銅銦鎵硒電池領域掌握核心裝備的設計和制造能力。通過該設備的研制，也為繼續(xù)探索大面積銅銦鎵硒薄膜電池的生長工藝提供必須的實驗條件。