CIGS

小樣品CIGS薄膜太陽能電池的最高轉化效率2014年12月刷新為21.7%，由德國太陽能和氫能研究機構ZSW採用共蒸鍍法製備。大面積電池組件轉化效率及產量根據各公司製備工藝不同而有所不同，一般在10%~15%範圍內。

雖然CIGS電池具有高效率和低材料成本的優勢，但他也面臨三個主要的問題：（1）製程複雜，投資成本高（2）關鍵原料的供應不足（3）緩衝層CdS具有潛在的毒性

CIGS薄膜太陽能電池，由Cu（銅）、In（銦）、Ga（鎵）、Se（硒）四種元素構成最佳比例的黃銅礦結晶薄膜太陽能電池，是組成電池板的關鍵技術。CIGS太陽能電池已是太陽能電池產品的明日之星，可以與傳統的晶硅太陽能電池相抗衡。

用交替濺射的方法製備銅銦鎵硒薄膜太陽能電池預置層。通過可變占空比的電源控制器實現對Cu/Ga合金靶以及In靶濺射時間的控制，進而實現對最後元素配比的控制。實驗中發現，在一個濺射周期中，Cu/Ga合金靶濺射時間對最後成分影響最大，其次是In靶濺射時間，非濺射時間的長短對成分也有影響。交替濺射製備的銅銦鎵硒預置層經過XRD檢測，合金相主要為Cu11In9。

“濺射金屬預製層再硒化、硫化”所生產的CIGS薄膜太陽電池是目前世界上技術最先進、工業化生產最成熟的第二代光伏產品。CIGS薄膜是由銅、銦、硒等金屬元素組成的直接帶隙化合物半導體材料，其對可見光的吸收係數為所有薄膜電池材料中最高的，而原材料的消耗卻遠低於傳統晶體硅太陽電池。與高效率高成本的晶體硅太陽電池和低效率低成本的非晶硅太陽電池相比，CIGS太陽電池具有高效率低成本長壽命的多重優勢，是最有希望降低光伏發電成本的高效薄膜太陽電池，並且它可以充分利用我國豐富的銦資源，是真正符合國家法規鼓勵條款的適合中國國情的可再生能源技術，具有廣闊的發展前景。

CIGS太陽能薄膜電池襯底為覆有Mo層的鈉鈣玻璃，一般採用直流磁控濺射法沉積Mo鉬作為支持層。而CIGS薄膜的生長則採用三步共蒸發。再採用水浴法沉積CdS薄膜，接著濺射雙層的ZnO薄膜，再用電子束蒸發製備Ni/Al電極，最後上面再覆蓋一層增透膜MgF2。

銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建築物的玻璃幕牆等，在現代化高層建築等領域有很大市場。

銅銦鎵硒電站的建設已經達到兆瓦級水平，據瑞士的SolarMax光伏併網逆變器公司提供的資料，2008年9月在西班牙建成了的3.24兆瓦銅銦鎵硒電站，並成功運行。這必將加快CIGS的商業應用。

銅銦鎵硒太陽能電池板也可做成柔性，其均勻的顏色和穩定的性能，更加適合與建築一體化的應用。

（1）光吸收能力強

CIGS太陽能電池由Cu（銅）、In（銦）、Ga（鎵）、Se（硒）四種元素構成最佳比例的黃銅礦結晶作為吸收層，可吸收光譜波長範圍廣，除了晶硅與非晶硅太陽能電池可吸收光的可見光譜範圍，還可以涵蓋波長在700~1200nm之間的紅外光區域，即一天內可吸收光發電的時間最長，CIGS薄膜太陽能電池與同一瓦數級別的晶硅太陽能電池相比，每天可以超出20%比例的總發電量

（2）發電穩定性高

由於晶硅電池本質上有光致衰減的特性，經過陽光的長時間暴晒，其發電效能會逐漸減退，而CIGS太陽能電池則沒有光致衰減特性，發電穩定性高。晶硅太陽能電池經過較長一段時間發電后，或多或少存在熱斑現象，導致發電量小，增加維護費用，而CIGS太陽能電池能採用內部連接結構、可避免此現象的發生，較晶硅太陽能電池比所需的維護費用低。

（3）轉換效率高

根據美國國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Labs;NREL)所公布，目前太陽能電池轉換效率最高可達20.2%，而業界最高紀錄可達17%，普遍標準為12%。

（4）成產成本低

CIGS太陽能電池主要成本為玻璃基板與Cu（銅）、In（銦）、Ga（鎵）、Se（硒）四種元素構成的原材料，其中玻璃只需採用一般建材所使用的鈉玻璃，不需要使用太陽能專用超白玻璃或者薄膜導電玻璃。四種金屬元素不是貴重金屬，而且每片電池板的CIGS吸收層所需膜層厚度不超過3μm（微米），原材料需求量不高，每片成本十分具有競爭力。

（5）能源回收周期短

太陽能電池是很好的可再生能源技術，可以解決我們人類的能源需求問題又不不污染環境，但是生產太陽能電池本身也需要消耗一定的能源。評估一個可再生能源裝置是否真正環保，除了轉換效率，更重要的是使用該裝置所產生的再生能源，需要多長時間才能相當於當初生產時所消耗的能源總量，即所謂能換回收周期。根據美國能源總署（U.S.Department of Energy）研究，以30年壽命的太陽能裝置為例，晶硅太陽能電池的回收期間為2~4年，而薄膜太陽能電池為1~2年。換而言之，每一個太陽能發電系統，可享有26~29年真正無污染的期間，而採用CIGS太陽能無疑是最佳選擇。

全稱：United Nations Convention on Contracts for the International Sale of Goods

簡稱：CIGS