柔性铜铟镓硒太阳电池异质结的调控及其对光伏性能的影响

柔性不锈钢衬底铜铟镓硒（CIGS）太阳电池不但可以实现建筑一体化，而且由于其抗辐射能力强，在太空中有广泛应用，对它进行研究非常迫切。本项目采用共蒸发（PVD）方法和化学水浴法（CBD）分别制备CIGS和CdS薄膜，从研究CIGS薄膜和CdS薄膜的生长与结构入手，利用同步辐射、X-射线衍射、SEM、TEM等技术，结合物性测量与器件性能测量，通过对CIGS太阳电池薄膜表面结构的控制生长以及表面/界面结构的分析，包括具有不同结构的CIGS薄膜的生长，有序缺陷化合物（OVC）相的控制生长与结构，不锈钢/阻挡层/Mo/CIGS上CdS的生长，CIGS/CdS界面结构，系统研究异质结构的调控与器件性能之间的关系，以及在CBD过程中溶解的Fe的行为，解决获得稳定、优质、高效柔性不锈钢衬底CIGS电池的关键机理问题。

异质结是柔性不锈钢衬底铜铟镓硒（CIGS）太阳电池的重要组成部分。本研究的目的在于通过调控柔性衬底CIGS太阳电池异质结的，解决一些决定柔性衬底CIGS薄膜太阳电池性能的关键问题，有助于推动高效柔性衬底CIGS电池的研究。本项目研究了构成异质结的p-CIGS和n-CdS/ZnS等的薄膜生长与结构及与电池性能之间的关系，重点研究了不同生长条件下柔性衬底中的Fe在CIGS薄膜生长过程中的扩散、分布及与器件性能的关系、柔性衬底CIGS薄膜的择优取向、表面结构及与器件性能之间的关系、空间Se浓度与p-CIGS薄膜结构及器件性能之间的关系、柔性不锈钢衬底用阻挡层材料的设计及在器件中的应用，以及n-CdS的生长动力学，n-ZnS的控制生长及相关器件性能。将研究结果应用到柔性不锈钢衬底CIGS薄膜的研究上，成功的制备出经中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心标定的效率为12.1％的柔性衬底电池，为目前国内同类电池最高效率。在Prog. Photovolt. Res. Appl.等国内外重要学术期刊发表SCI论文15篇(其中一篇文章被评为2010年度发表期刊的highlight论文)，EI论文13篇，ISTP论文3篇，国内会议文章6篇，申请国家发明专利2项，培养毕业3名博士生。