高效Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池PN结特性的研究

Cu(In,Ga)Se2（CIGS）薄膜太阳电池作为下一代高效、低成本、高稳定性的新型薄膜太阳电池，成为光伏界的研究热点。改善电池微观特性，进一步提高电池转换效率成为各国研发人员追求的目标。本项目为了进一步提高电池性能，以高效（效率超过15%）的CIGS太阳电池的PN结特性为内容，针对不同成份比例（Cu、Ga元素成份）及不同带隙梯度（Ga元素"双梯度"分布幅度）的CIGS电池进行研究。通过多种测试方法、计算机软件的模拟计算，对制约PN结特性的电学机理（包括材料的缺陷类型、复合类型、能隙工程、内部电场等问题）进行深入的研究，从而系统总结CIGS薄膜电池内部的载流子输运特性。在以上研究基础上，对CIGS吸收层的制备工艺进行优化，减少电池缺陷复合及界面态、增加少子寿命，从而达到提高电池PN结性能的目的，得到转换效率超过18%的CIGS薄膜太阳电池，突破国内纪录，达到国际先进水平。

Cu(In,Ga)Se2（CIGS）薄膜太阳电池作为下一代高效、低成本、高稳定性的新型薄膜太阳电池，成为光伏界的研究热点。CIGS吸收层是由Cu、In、Ga、Se四种元素合成的半导体薄膜，材料质量直接导致PN结特性的好坏。CIGS吸收层合适的成份比例和带隙分布可以改善PN结电输运性能，减少缺陷和复合，增加有效载流子的输运。本项目首先通过改变Cu、Ga元素的成份比例，研究了成份对电池中的缺陷、复合及二极管特性的影响，确定了合适的成份比例范围。其次，采用改变Ga元素蒸发温度曲线，来改变吸收层中的带隙分布，研究其对界面匹配、内部电场等电学性质及结特性的影响，从而改善了带隙分布，优化了电池性能。最后，通过优化的电池成份比例和带隙分布，制备了高质量的CIGS吸收层，获得了转换效率为15.35%高效率电池，为改善电池PN结特性提供了更多理论指导。