薄膜太阳能电池研究的现状及前景综述
摘要：介绍了薄膜太阳能电池在光伏产业中的地位，并分别概述 CIGS  CdTe  

 

多晶硅 非晶硅 

染料敏化等薄膜太阳能电池的研究现状及前景。通过分析这几种薄膜太阳能电池发展现状及各
自的特点，找出有待解决的问题，展望薄膜太阳能电池研究的前景。
关键词：

 

薄膜太阳能电池 CIGS  CdTe  

 

 

 

多晶硅 非晶硅 染料敏化

1.引言

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、水能等都来源于太阳能。

太阳能电池是是一种通过光伏效应将太阳能转变为电能的一种装置，是利用太阳能的一种重要
形式。

目前，人们根据所选用的半导体材料将太阳能电池应用技术分为晶硅和薄膜两大类。晶硅

太阳能电池在现阶段的大规模应用和工业生产中占据主导地位，但由于其成本过高，限制了其
发展。相比晶硅等其它太阳能电池，薄膜太阳能电池具有生产成本低、原材料消耗少、弱光性能
优良等优势。随着世界能源紧缺，薄膜太阳能电池作为一种光电功能薄膜，可以有效地解决能
源短缺问题，而且无污染，还可以实现光伏建筑一体化，易于大面积推广。

本文主要综述 CIGS、CdTe、多晶硅、非晶硅、染料敏化和有机薄膜太阳能电池等的研究现状

及前景。
2.CIGS 薄膜太阳能电池

铜铟镓硒薄膜太阳能电池是 20 世纪 80 年代后期开发出来的新型太阳能电池,典型结构为如

下的多层膜结构!金属栅/减反膜/透明电极/窗口层/过渡层/光吸收层/背电极/玻璃。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池是第三代太阳能电池的首选,并且是单位重量输出功率最高的太

阳能电池。所谓第三代太阳能电池就是高效/低成本/可大规模工业化生产的铜铟镓硒(CIGS)等化
合物薄膜太阳能电池。

CIGS具有非常优良的抗干扰、耐辐射能力，因而没有光辐射引致性能衰退效应，使用寿命

长。CIGS是直接带隙的半导体材料，因此电池中所需的CIGS薄膜厚度很小(一般在2um左右)。它
的吸收系数非常高达10

-5

cm

-1

，同时还具有很好的非常大范围的太阳光谱的响应特性。通过调节

Ga/(In+Ga)可以改变CIGS的带隙，调节范围为1.04eV~1.72eV。CIGS系电池可以很方便地做成多
结系统，在四个结的情况下，从光线入射方向按禁带宽度由大到小顺序排列，太阳能电池的理
论转换效率极限可以超过50%

[1]

。

制备CIGS薄膜的方法很多，包括真空蒸镀、电沉积、溅射、化学浴沉积、化学气相沉积、分子

束外延、喷射热解、封闭空间气相输运法等

[2]

。

    CIGS薄膜在高于500℃的温度下沉积在涂有Mo的玻璃衬底上，并且与通过化学沉积形成的
CdS层，组成CdS／CIGS异质结太阳能电池。由。以掺镓的CIS(CIGS)和以CdS为缓冲层制成的
太阳能电池效率已高达21．5％

[3]

。

    CIGS薄膜太阳能电池性能优异，因而一些发达国家非常重视，投入了大量资金进行研究，
尤其是日本、美国、德国的研究水平已处于世界领先，并已接近和达到实际生产水平，且其性能
和品质在不断地提高。美国可再生能源实验室制备的小面积CIGS薄膜太阳能电池最高光电转化
效率已达19．2％

[4]

。日本昭和壳牌石油公司已经完成技术开发，并准备建设10～20MW级生

产线．2005年向市场提供商用CIGS太阳电池，技术路线以Cu、In、Ga溅射成膜，H：Se硒化，
转换效率13．4％。日本本田公司也宣布完成了CIGS的产业化开发。美国的Shell Solar公司生
产的CIGS太阳电池组件(40W)已达到转换效率12％，技术路线也是以Cu、In、Ga溅射成膜，
然后硒化。德国的WurthSolar公司在2005年一季度1．5MW的CIGS生产线已建成投产，并开
始销售CIGS组件，第二条1．5MW的生产线正在建设中，技术路线是Cu、In、Ga、Se共蒸发，
并进行2次硒化，平均转换效率8．5％。与国际上研发力度和规模相比较，国内薄膜太阳能电
池相关基础研究水平较低，国内达到的实验室最高光电转化率仅约为10％，规模化生产主要