导电CIGS靶材的制备研究与应用

过高,维护成本高昂,使用过程中效率衰减明显,不具备实现商业生产的条件[27]。为了降低成本,第二代太阳能电池—多晶硅太阳能电池被开发出来,成本相对第一代有了一定的降低,但是光电转换效率也随之降低,效率衰减问题没有得到解决。而且生产成本还是居高不下,其能量回收周期长,工业上的应用需要依靠政府的财政补贴才能维持正常运转[28, 29]。随着全球范围内金融危机的到来,政府财政出现困难,欧美国家相继减少或停止了对这些企业的资助,导致许多生产太阳能电池的工厂破产。这说明第二代太阳能电池技术也不具备商业应用的条件[30]。为了降低成本,增加电池稳定性,第三代太阳能电池—薄膜太阳能电池随即被开发出来[31-33],薄膜太阳能电池主要有如下就个系列:GaAs/GaAs(Ge)、CdTe和CIGS系[34]。GaAs系的成本太高,CdTe系稳定性太差,而且在生产时容易引起污染[35]。CIGS拥有许多优点,如低成本、高稳定性、高效率、抗辐射性和弱光性能好等,被誉为最有前景的第三代太阳能电池。1953年,Hahn发明了CIS这种半导体材料[36],20世纪七十年,美国贝尔实验室将这种材料用于太阳能电池[37]。八十年代,波音利用共蒸发法,ARCO利用溅射后硒化法对之进行了研究,并利用镓取代部分的铟,获得了性能更加优异的CIGS[38]。此后,CIGS作为太阳能界的后起之秀受到越来越多的关注和研究,实验室转换效率达到20.3%,已经接近多晶硅太阳能电池[39-41]。1.1.2 太阳能电池的原理太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结和光生伏打效应[41, 42]。半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料。半导体依靠空位和电子来导电,依靠电子导电的称为n型半导体,依靠空位导电的成为P型半导体。当p型半导体和n型半导体这两个区域共处一体,在交界处就形成PN结。光生伏打效应就是当物体受到光照时,万方数据