CIGS 薄膜电池

简介
CIGS 是一种半导体材料，是在通常所称的铜铟硒(CIS)材料中添加一定量的

Ⅲ A 族 Ga 元素

替代相应的

In 元素而形成的四元化合物。鉴于添加 Ga 元素后能适度调宽材料的带隙，使电

池的开路电压得到提高，因此，近年来

CIGs 反而比 CIS 更受关注。

单晶硅、多晶硅以及非晶硅属于元素半导体材料，尤其单晶硅，在电子、信息科学领域占据
着不可撼动的地位，作为硅太阳电池，只是它诸多的重要应用之一。与硅系太阳电池在材料
性质上有所不同的是：

CIGS 属于化合物半导体范畴。固体物理学的单晶硅金刚石型晶体结

构和

cIGs 黄铜矿型晶体结构如下图所示。

在化合物半导体系列太阳电池家族中，某些成员也有不凡表现，如砷化镓

(GaAs)太阳电池，

其最高的光电转换效率使其他类型的太阳电池难以望其项背。然而，其高昂的制备成本使其
只能应用于高层次的不计工本的特殊场合，如太空、军事领域。在各领风骚的太阳电池阵容
中，

CIGS 太阳电池以其特性方面的闪光点脱颖而出。

 

性能特点
1  多 晶 材 料
的 制 备 难 度 、
成 本 低 于 单
晶材料

用 来 制 备
CIGS 太 阳
电 池 的 材 料
是 多 晶 态 。
一 般 多 晶 材
料 的 制 备 难
度和成本都低于单晶材料，这一点对产业化和民用化具有重要意义。理论和试验结果都证实，
制备

CIGS 电池器件工艺中，对成分配比的离散相对有较大的宽容度，对材料纯度和制备

温度的要求也低于常规晶态的半导体工艺。这为工业化制备的良品率和制备成本的优化提供
了较大的空间。

2 相对较高的光利用特质

用半导体专业语言来讲，

CIGS 是一种直接带隙材料，对可见光的吸收系数高达

105(cm-1)，优于其他电池材料。对比图 2 中的各种薄膜电池材料吸收系数的曲线，可知
CIGS 材料的吸收系数最高。CIGS 薄膜电池的吸收层仅需 1～29m 厚，就可将阳光全部吸收