目前效率处于领先状态的

CIGS 光伏吸收层材料都是在真空条件下沉积制

得的，如共蒸法或者溅射工艺。但是真空技术需要的设备投资比较大，增加了太
阳 电 池 的 成 本 ， 不 利 于 大 规 模 开 发 利 用 。 假 如 这 些 步 骤 能 被 电 沉 积
（

Electrodeposition）、丝网印刷（Screen printing）和喷涂热解（Spray 

Pyrolysis）等非真空沉积技术所代替，那么整个太阳电池成本就会有显著地降
低。通常吸收层是沉积在钠玻璃衬底上的，而现在的研究开发越来越趋向于使用
聚合物或金属薄膜作为衬底材料沉积吸收层，使用这些柔性衬底能使

CIGS 太

阳电池更适用于建筑和空间电站，也更方便采用卷绕技术（

Roll-to-roll），而

进一步降低成本。
 
　　本文从低成本制备

CIGS 光伏吸收层材料的角度出发，着重介绍了初期投

资成本小的非真空制备技术（电沉积、丝网印刷和热解沉积工艺）。
 
　　一、真空

CIGS 沉积工艺

 
　　首先简单介绍一下真空

CIGS 沉积工艺。真空 CIGS 沉积工艺主要指共蒸

（

Co-evaporation）技术和溅射（Sputtering）技术。精密的真空技术可以严

格的控制组分，从而达到所需的组成要求。

CIGS 太阳能电池转换效率的最高记

“

”

录就是通过 三态共蒸工艺 （

Three-stage co-evaporation process）获得

的，其转化效率达到了

21.5%。目前三态共蒸工艺尚未得到工业化应用，但是

已 有 其 他 共 蒸 工 艺 在 工 业 上 取 得 了 成 功 。 德 国 的

Wurth  Solar 公 司 采 用

Cu、In、Ga、Se 共蒸，然后再二次硒化的方法，制得的 CIGS 太阳电池平均转化
效率

8.5%。

 
　 　 与

Wurth  Solar 公 司 的 工 艺 不 同 ， Shell  Solar （ 壳 牌 ） 和 Showa 

Shell（昭和）采用另外一条生产路线：先将 Cu、In、Ga 溅射成薄膜得到前驱物
然后再控制反应气氛（

H

2

Se 或 H

2

S

“

）进行硒化退火，所以也可以称为 二态工

”

艺 （

Two-stage process

“

”

）。 二态工艺 很难控制带隙梯度，但是得到的大面

积（

30cm×30cm）器件效率还是大于 14%，同时其产率比较大，显示出较

强的竞争优势。表

1 简单比较了两种真空技术的制备过程。虽然这些真空沉积技

术能制备出转化效率高的

CIGS 薄膜，但是由于精密的真空设备需要很大的设

备投资，而且真空沉积技术的产率不具优势，使得太阳电池的成本较高，难以
推广应用。因此越来越多的研究人员把目光投向低成本工艺。