中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所 ■ 宋偉杰 楊曄 王維燕 李佳 沈文鋒 曾俞衡 許煒 編譯

(2)非切割硅片

目前，線切割技術(shù)的進(jìn)步已使硅片厚度降低到180μm，但仍有超過50%的硅料浪費(fèi)在鋸屑或切口中。這些硅碎末雖可重復(fù)利用，但人們希望能徹底取消線切割工藝。無切割硅片能明顯降低硅用量(目前工業(yè)平均水平為3～6g/W)。20世紀(jì)70年代，研究者已經(jīng)研發(fā)出從熔融硅中直接制備硅片的技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，這類技術(shù)目前已推向市場，主要包括邊緣薄膜生長(EFG)技術(shù)及硅帶技術(shù)。EFG技術(shù)采用毛細(xì)管原理，硅片直接通過石墨細(xì)管從熔融硅中提拉。美國ASE公司對該技術(shù)進(jìn)行了深入研究，目前已經(jīng)在肖特太陽能(Schott Solar)獲得產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。硅帶技術(shù)是從坩堝中的熔融硅直接提拉硅帶，這個(gè)技術(shù)是由艾格太陽能推動(dòng)并采用的。上述兩類技術(shù)生產(chǎn)的多晶硅片約厚300μm、寬100mm。無切割的硅片制備技術(shù)是最有效的能量利用模式，眾公司聲稱采用此技術(shù)的電池能源回收期可降低到1年。用這類技術(shù)制備的硅片性能略低于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)生產(chǎn)的多晶硅片，但其電池性能正在不斷提高，目前市場上相應(yīng)組件的效率已分別達(dá)到18%和14.5%[9,10]。實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵工藝是表面鈍化和體鈍化。目前表面鈍化普遍采用的是在硅片表面沉積高氫含量的氮化硅層[24]，該層同時(shí)可作為減反射層。無切割硅片制備技術(shù)在降低成本上雖具備優(yōu)勢，但仍需改進(jìn)工藝，以與傳統(tǒng)的晶體硅技術(shù)競爭。特別是硅片厚度的降低以及產(chǎn)量的提高是此類技術(shù)達(dá)到TW級(jí)水平的關(guān)鍵，此外提高晶粒尺寸以及晶體質(zhì)量對于提高電池性能也非常重要。

(3)超薄硅

這里的超薄硅(ut-Si)指的是太陽電池中作為光吸收層的硅片，厚約5～50μm。硅是間接帶隙材料，一般認(rèn)為100μm以上的硅片才能有效吸收太陽光[14]，然而理論計(jì)算表明約40μm厚的硅片已足能體現(xiàn)最佳的電池性能[15,16]。Green等人計(jì)算表明，采用1μm厚的硅片并進(jìn)行較好的表面鈍化后，電池效率可達(dá)到19.8%[17]。如果采用無損切割工藝制備超薄硅，能使材料成本相對于現(xiàn)今工藝降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。超薄硅結(jié)合了晶體硅和薄膜硅的優(yōu)點(diǎn)，薄膜硅可用于雙面結(jié)構(gòu)，以吸收正反面太陽光。

目前有一些方法可用于制備超薄硅。第一種方法是采用異質(zhì)外延技術(shù)生長薄膜，然后將薄膜從襯底上脫離。采用快速沉積技術(shù)得到的多晶硅，一般采用激光退火或快速熱退火來優(yōu)化材料特性。第二種方法是第一種方法的延伸，采用低成本襯底，結(jié)合合適的工藝，如先在玻璃襯底上沉積非晶硅，結(jié)合后續(xù)熱退火進(jìn)行晶化。第三種方法是采用應(yīng)力或其他剝蝕技術(shù)從硅錠上剝蝕一層超薄硅。最近，Silicon Genesis公司提出離子注入結(jié)合后續(xù)熱處理的方法，制備了25μm厚的硅片。為提高轉(zhuǎn)換效率，超薄硅需采用表面鈍化以及陷光技術(shù)等。斯圖加特大學(xué)采用剝離技術(shù)得到了45μm厚的超薄硅，并以此為光吸收層材料制備了效率達(dá)16.7%的電池；此外還采用2μm厚的多晶硅片，得到8.2%的轉(zhuǎn)換效率[11]。然而這類技術(shù)要商業(yè)化還需提高超薄硅片的機(jī)械性能，同時(shí)提高產(chǎn)量并降低成本。超薄硅在材料的利用上具有誘人的利潤空間，但這類技術(shù)能否抓住這個(gè)機(jī)遇仍需時(shí)間考驗(yàn)。

(4)組件效率

雖然晶體硅太陽電池的理論和技術(shù)已較成熟，但電池效率，特別是組件效率還存在一定的提升空間。電池片在加工成組件后效率一般下降20%左右，開路電壓(Voc)和短路電流(Jsc)都會(huì)降低。改進(jìn)措施主要包括：正面織構(gòu)化、加強(qiáng)背面反射以及采用減反射層。此外，還包括減少正面的陰影面積，如減小上電極線寬，或采用全背面電極技術(shù)。Sunpower的高效率電池組件就采用此技術(shù)。此外，由于硅對藍(lán)光的吸收較高，且在發(fā)射極附近存在較強(qiáng)復(fù)合，使得電池在藍(lán)光區(qū)域的量子效率不高，可采用選擇性發(fā)射極以及改進(jìn)鈍化技術(shù)。也可以采用一些先進(jìn)的光管理技術(shù)來解決這一問題。通過上面談到的一些改進(jìn)措施的組合，預(yù)期在未來十年內(nèi)多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率將超過20%，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率將接近25%，接近實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的太陽電池效率記錄。

2 CdTe

20世紀(jì)60年代，首次制備出CdTe光伏器件[18]，之后CdTe電池的發(fā)展經(jīng)歷了很多起伏，直到20世紀(jì)90年代初電池效率得到顯著提高，才引起商業(yè)關(guān)注。CdTe作為光吸收材料具備一些固有的優(yōu)點(diǎn)。首先，CdTe的禁帶寬度為1.45eV，吸收太陽光輻射十分合適。它的光吸收系數(shù)較大，2μm厚的CdTe就能充分吸收太陽光。與許多II-VI族化合物相似，CdTe兩種元素的蒸發(fā)系數(shù)一致，同時(shí)化合物熱穩(wěn)定性強(qiáng)，一般制備得到的都是化學(xué)計(jì)量比的CdTe材料。因此，采用簡單的熱蒸發(fā)技術(shù)就可沉積CdTe薄膜。CdTe材料升華時(shí)以擴(kuò)散為傳輸機(jī)理，采用對流傳輸沉積時(shí)能獲得較高的沉積速率(>20μm/min)[19]。

傳統(tǒng)的CdTe電池采用如下結(jié)構(gòu)：在玻璃襯底上依次沉積透明導(dǎo)電薄膜(SnO2：F)，n型窗口層(CdS)，p型吸收層(CdTe)，以及背電極(ZnTe/Cu/C)。如Meyers和Albright所指出的，CdTe電池生產(chǎn)工藝與浮法玻璃生產(chǎn)工藝十分兼容。浮法玻璃制備溫度約600℃，這與SnO2:F(FTO)、CdS和CdTe最佳氣相沉積溫度相同。First Solar的成功之處就是因?yàn)樗麄冇心芰Π袰dTe電池制備的各工藝步驟集成到一起。Aboud、Calyxo和PrimeStar等公司也希望成為CdTe生產(chǎn)廠商。

由于CdTe電池低成本制備路線已經(jīng)建立，當(dāng)前最大的挑戰(zhàn)在于提高電池轉(zhuǎn)換效率。目前最高的電池效率只有SQ理論值的50%(圖3)，商業(yè)組件轉(zhuǎn)換效率只有約11%。提高電池效率需要同時(shí)改善短路電流和開路電壓。我們知道太陽輻照中大量的藍(lán)光被前電極TCO和CdS材料吸收，通過伏化TCO和窗口層材料，能有效提高電流。實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的最高效率電池采用鎘錫酸鹽或ITO替代FTO；同時(shí)，對于CdS窗口層，近期的目標(biāo)是采用先進(jìn)的前電極技術(shù)，進(jìn)一步明確合適的CdS替代物，除了Zn和In的硫化物，含氧的CdS也是一種選擇。

相比Jsc，提高Voc更困難。CdTe電池的Voc遠(yuǎn)低于類似禁帶寬度的光伏材料。如CdTe電池的最高Voc要低于類似禁帶寬度的GaAs電池約230 mV。低Voc主要是由于載流子壽命較短。即便是最高轉(zhuǎn)換效率的CdTe電池，由于多晶CdTe中的缺陷和晶界復(fù)合作用，CdTe中載流子壽命只有幾納秒，而外延CdTe中載流子壽命超過1μs[20]，CIGS中載流子壽命也有幾百納秒[21]。Sites和Pan[22]通過模擬指出：提高載流子壽命或采用p-i-n結(jié)構(gòu)有望將效率提升至20%以上。商業(yè)化生產(chǎn)商的短期目標(biāo)是結(jié)合研發(fā)和工藝集成，到2014年組件效率提高至15%以上。然而最近的研究表明這個(gè)預(yù)計(jì)過于樂觀，因?yàn)閷W(xué)習(xí)曲線表明組件效率只能提高到約12%[23]。

要提高CdTe電池效率至20%，解決內(nèi)在基本問題十分重要。(1)目前提高載流子壽命的方法部分是采用化學(xué)鈍化法，包括在生長CdTe時(shí)引入氧氣，用CdCl2進(jìn)行后處理，以及控制背電極Cu的擴(kuò)散。顯然較合適的方法是深入了解缺陷的本質(zhì)，從而抑制其形成，或選用替代物，或采用較好的鈍化方式。對于缺陷本質(zhì)以及缺陷鈍化方法的研究能推動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)CdTe電池關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。(2)了解晶界對電池性能的影響。CdTe是一個(gè)比較特殊的太陽電池材料，多晶CdTe電池性能要優(yōu)于單晶CdTe電池。一般認(rèn)為晶界對載流子傳輸存在利、害兩方面作用，但現(xiàn)在對晶界的了解還不足以確定怎樣的晶界形貌最合適。采用p-i-n結(jié)構(gòu)也可提高電池效率，但需有效控制載流子濃度，而這方面的機(jī)理目前需進(jìn)一步研究。(3)背電極也值得關(guān)注。由于CdTe的電導(dǎo)率很低，CdTe電池的背面歐姆接觸很難，而且背電極材料被認(rèn)為有可能引起電池效率的下降[24,25]。以上幾個(gè)問題都很重要，需要深入探究內(nèi)在本質(zhì)。

CdTe電池要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，還需考慮Cd的毒性以及Te的實(shí)用性。Cd是一種有毒元素，但做成光伏組件后Cd暴露的危險(xiǎn)性很小。根據(jù)Underwriters實(shí)驗(yàn)室以及美國國家材料測試法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，組件發(fā)生火災(zāi)時(shí)，Cd元素的外泄量可以忽略不計(jì)，這主要是由于Cd材料被封裝在雙玻璃結(jié)構(gòu)的組件中[26]。同樣，之前的測試也表明破碎的CdTe電池組件導(dǎo)致水質(zhì)中Cd含量要低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)[27]。20世紀(jì)90年代，隨著組件結(jié)構(gòu)的改變，額外的測試是必須的。所有CdTe生產(chǎn)商都承諾100%的材料回收，這可能與Te的實(shí)用性有關(guān)。同時(shí)需要注意的是在Zn采礦時(shí)，Cd會(huì)以一個(gè)天然副產(chǎn)品的形式生成。對于CdTe電池來講，最關(guān)鍵的問題可能是如何隔離Cd材料，以使其成為環(huán)境友好器件。雖然科學(xué)研究表明Cd的毒性不是一個(gè)重要問題，但各國可自行制定政策來決定是否大力發(fā)展CdTe電池。

3 非晶硅和納米晶硅

1976年首次報(bào)道了基于a-Si:H或a-Si的太陽電池[28]。硅層采用通入H2和SiH4混合氣體的PECVD法來制備；熱絲CVD是制備硅薄膜的另一個(gè)備選方案，不過該方法尚難以用于大面積薄膜的制備。a-Si中的摻雜劑會(huì)引入新的復(fù)合中心，從而制約了薄膜性能的提高；由于該效應(yīng)的存在，器件總是采用p-i-n結(jié)構(gòu)[29]。得益于IC工業(yè)，a-Si得到了迅速的商業(yè)化，第一個(gè)光伏組件出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代早期。早期器件的效率很快就突破了10%，但是這些器件均受到所謂的Staebler-Wronski[30](光致衰減)效應(yīng)的影響：當(dāng)電池片受陽光照射超過一個(gè)月后，電池效率將下降并最終穩(wěn)定在6%～7%。近十幾年來，a-Si一直是最成功的薄膜技術(shù)，在幾十年間一直占據(jù)10%的市場份額[5]，不過近幾年，其市場份額已被CdTe超越(見圖2)。

a-Si電池生產(chǎn)以及設(shè)備供應(yīng)方面的領(lǐng)先公司主要有：Sharp、United Solar和Oerlikon。a-Si最吸引人的地方在于器件可在低溫下沉積(<200℃)，因而可在對溫度敏感的襯底材料上制備。這一顯著特點(diǎn)提供了明顯的市場競爭優(yōu)勢，如在消費(fèi)產(chǎn)品和建筑一體化光伏器件。a-Si技術(shù)的另一個(gè)主要挑戰(zhàn)出現(xiàn)在過去的十年間，即將多晶硅或納米晶硅(nc-Si)集成在器件結(jié)構(gòu)中。PECVD沉積材料的質(zhì)量受硅烷和氫氣比例的影響顯著，在高H2稀釋區(qū)域(＞90%)，沉積的材料主要為晶體。nc-Si結(jié)構(gòu)器件的主要優(yōu)點(diǎn)在于較少受到Staebler-Wronski效應(yīng)的影響[30]。a/nc-Si是僅有的可制備多結(jié)結(jié)構(gòu)的光伏技術(shù)。大部分商業(yè)化器件均采用雙結(jié)或三結(jié)的疊層電池。目前，a-Si太陽電池的效率紀(jì)錄由摻入Ge合金的三結(jié)電池保持。此外，另一個(gè)成功的例子是，a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié)電池(HIT)效率可達(dá)到21%，本征a-Si:H主要用于鈍化c-Si材料。

下一個(gè)10年將是非晶硅技術(shù)能否取得長期實(shí)用性的關(guān)鍵。改善a-Si電池的穩(wěn)定性是首要任務(wù)，同時(shí)a-Si到nc-Si的轉(zhuǎn)變是一個(gè)重要選擇。由于nc-Si的吸收系數(shù)低，通常需要采用的厚度為a-Si層的5倍才足以充分吸收陽光。這一問題又因?yàn)閚c-Si的沉積速率低而顯得更加突出[31]?？紤]到效率較低，a-Si/nc-Si太陽電池的制造成本比CdTe相對高些。目前，改善沉積速率的努力包括：(1)采用甚高頻(VHF)(25～100 MHz)等離子源；(2)在更高的壓力下進(jìn)行反應(yīng)；(3)采用線性等離子源保持VHF沉積組件的大面積均勻性。此外，還可直接從無H2稀釋的硅烷中沉積nc-Si。采用發(fā)射光譜原位觀測手段可幫助提升制備過程。

另一個(gè)提高a-Si電池效率的措施是采用高級(jí)光處理技術(shù)，如表面等離子體光學(xué)、折射率匹配和改善減反射覆蓋層以減少硅薄膜層的厚度要求。但目前制備的電池世界紀(jì)錄仍較低，電池的效率在過去10年沒有顯著的提高。這兩方面似乎暗示上述新措施并不能顯著降低發(fā)電成本，除非有重大的突破，否則這些挑戰(zhàn)或許難以克服。因此，a/nc-Si或許需要關(guān)注市場細(xì)分，并通過其低溫制備、低重量容量比來獲得競爭力。另一個(gè)策略或許可考慮a-Si是否可用于制備ut-Si，如采用集成RTP技術(shù)。

4 CIGS

第一個(gè)黃銅礦光伏器件是由Kazmerski等人在1976年采用CuInSe2(CIS)材料制備的[32]。CIS材料的禁帶寬度為1eV。然而，該材料可通過采用Ga替換In或采用S替換Se等方法對寬度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)(1～2.5eV)。目前，這種由四種或五種元素組成的化合物材料通常被簡稱為CIGS(S)。與CdTe相似，CIGS的發(fā)展道路同樣曲折。上世紀(jì)90年代早期，器件的效率快速提高至16%以上[33,34]。在大部分光伏技術(shù)經(jīng)歷10年沒有獲得明顯進(jìn)步時(shí)，CIGS電池的效率穩(wěn)定增長并突破20%成為轉(zhuǎn)換效率最高的薄膜電池[11]。2007年，人們開始進(jìn)行CIGS商業(yè)化生產(chǎn)，已有幾家公司具備10～30MW/年的產(chǎn)能。該電池所選用的襯底材料包括：浮法鈉鈣玻璃、金屬錫箔或高溫聚酰亞胺(polyimide，PI)。后者在諸如BIPV和電站等方面具有良好的應(yīng)用前景。當(dāng)沉積在柔性襯底上時(shí)，電池材料與柔性材料的熱膨脹系數(shù)需嚴(yán)格一致，因此，最高效率的該類電池主要是在氧化鈦和不銹鋼薄片上制得的。PI的絕緣特性有利于單片集成，但制備溫度被限制在450℃以下，這在一定程度上限制了電池效率的提高。不過，也有人采用剝離技術(shù)[35]，這樣可使薄膜制備于各種襯底材料上。

工業(yè)生產(chǎn)過程中，CIGS器件的結(jié)構(gòu)基本一致。首先在作為背接觸的Mo箔上制備1～3 μm的p型CIGS吸收層，然后再沉積一層ZnO作為透明前接觸極。許多薄膜都采用商業(yè)化技術(shù)，每種技術(shù)都采用特殊手段，尤其是CIGS吸收層形成方法。近年來，發(fā)展的重點(diǎn)是黃銅礦薄膜。目前，商業(yè)化組件的性能達(dá)到電池最高效率的60%～70%，這可歸因于電池吸收層質(zhì)量的優(yōu)化。

CIGS制備方法可分為三種：共蒸發(fā)法、金屬薄膜的硒化/硫化法和非真空技術(shù)法。

(1)共蒸發(fā)法

NREL采用共蒸發(fā)法制備出了具有世界紀(jì)錄的電池[36]。該方法可在富銅和貧銅兩種條件下制備大晶粒和具有Ga/In梯度分布的高效電池材料[37]。Q-cell和Global Solar等公司都在發(fā)展共蒸發(fā)原位制備技術(shù)。CIGS太陽電池的制備過程有很多挑戰(zhàn)。蒸發(fā)源通常具有余弦流量分布，因而難以在高真空擴(kuò)散條件下制備出組分急劇改變或大面積均勻的薄膜。此外，蒸發(fā)源必須采用從上而下(topdown)的配置，以保證大面積玻璃襯底能被有效支撐且可熱處理至600℃。原位測試技術(shù)，如熱電偶和激光散射，是控制制備過程的重要手段，被用于實(shí)際制備過程。同樣，原子吸收譜和X射線熒光譜也被用于控制流量和在線監(jiān)測薄膜組分。共蒸發(fā)技術(shù)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是活性相對較低的Se必須保持過量，從而在實(shí)際生產(chǎn)過程中必須更多地考慮材料的致密度和成分控制。盡管存在上述挑戰(zhàn)，Q-cell已研制出大規(guī)模生產(chǎn)效率為12%～13%的組件和效率為14.2%的單個(gè)組件。通過系統(tǒng)優(yōu)化和產(chǎn)率的提高，共蒸發(fā)法可能成為可行的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)方法。

(2)金屬的硒化/硫化法

另一種合成CIGS薄膜的方法是對預(yù)先沉積在襯底材料上組分經(jīng)過調(diào)控的具有層疊結(jié)構(gòu)的金屬薄膜或合金薄膜進(jìn)行硒化或硫化處理。其處理具有多種不同的方法，但關(guān)鍵是兩個(gè)步驟：金屬可控濺射在基體和薄膜在硫系氣氛中轉(zhuǎn)化為CIGS。采用該方法的公司包括Showa Shell Solar，Honda Soltec，Johanna Solar Technology，Avancis和Sulfurcell等。

總的來說，兩步法通過對初始Cu/In/Ga沉積層的組分分布調(diào)控和優(yōu)化退火處理，來嘗試制備出具有最佳效率電池的吸收層組分分布。退火處理采用硒、硫，或同時(shí)采用硒硫，并進(jìn)行所謂的硒化后硫化處理(SAS)，硫族源可采用元素蒸發(fā)源或混合氣體(H2Se/H2S)。后者具有活性更強(qiáng)及控制簡易等優(yōu)點(diǎn)，但也具有毒性。硫化過程引入了很多副反應(yīng)和中間產(chǎn)物，要小心優(yōu)化反應(yīng)物分布、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度。SAS方法有利于帶寬的調(diào)節(jié)，也有利于改善窗口層界面。迄今為止，采用這一方法獲得的組件的最高效率為15.7%。

(3)非真空法

非真空法主要包括薄膜涂覆、后繼退火燒結(jié)兩個(gè)步驟。該方法的優(yōu)點(diǎn)：資金投入少、材料利用率高、降低能量消耗以及兼容卷對卷生產(chǎn)方式。然而，采用非真空法最大的挑戰(zhàn)在于來自化合物本身或溶劑的污染，從而導(dǎo)致難以制備出致密、均質(zhì)的吸收層。此外，梯度分布的吸收層結(jié)構(gòu)的制備也是一大難題。采用該方法制備的電池紀(jì)錄緊隨共蒸發(fā)法和金屬硒化法，可獲得最高為14%的效率。

非真空方法可進(jìn)一步劃分為電極沉積、顆粒沉積和溶液處理三類。電極沉積法已發(fā)展數(shù)十年，其最高效率可達(dá)13.8%[38]，但主要問題在于電池尺寸難以擴(kuò)大。顆粒沉積法是目前最活躍的研究領(lǐng)域，通常采用包括CIGS、金屬、金屬氧化物或金屬硒化物等不同組成的顆粒來沉積薄膜：顆粒首先在基體表面形成，接著在高溫下進(jìn)行反應(yīng)燒結(jié)并最終成膜。通常燒結(jié)CIGS顆粒需要高溫。同樣，退火處理和過早氧化限制了金屬顆粒的使用。通常認(rèn)為，采用含有金屬氧化物或硒化物粉末的漿料能得到較好結(jié)果，這一方法最早由ISET的Kapur等人探索[39,40]，并于最近得到Nanosolar的支持與發(fā)展。Nanosolar報(bào)道了14%的電池[41]，并聲稱在2011年秋季能制備出10%～11%的組件。溶液法采用可溶性的金屬鹽、有機(jī)金屬化合物和聯(lián)氨基復(fù)合物，后者效果最優(yōu)。然而，由于聯(lián)氨的高反應(yīng)活性和毒性，使得制備過程的復(fù)雜度大大增加。

(4)材料間的化學(xué)作用

由于存在5種元素和復(fù)雜的兩相、三相化合物，CIGS系統(tǒng)相對于其他光伏技術(shù)，存在大量更為復(fù)雜的問題。目前，許多理論工作推動(dòng)了對該體系中電子結(jié)構(gòu)和缺陷作用的理解[42]。這些研究通常借助于表征手段的提高和改進(jìn)。Raman光譜和時(shí)間分辨光致熒光譜對于分辨二次相和某些缺陷具有很好的效果。我們知道，鈉在CIGS的形貌和電學(xué)性能的調(diào)節(jié)中起重要作用。當(dāng)使用鈉鈣玻璃時(shí)，鈉從玻璃擴(kuò)散進(jìn)入CIGS層。隨著鈉的重要性被認(rèn)識(shí)，CIGS系統(tǒng)中引入了更多方法對鈉進(jìn)行調(diào)控。同樣的關(guān)注也放在了沉積在CIGS吸收層上的窗口層。CdS為主要的材料，In和Zn的硫化物也可考慮選用，并且部分已經(jīng)開始商業(yè)化。目前，人們的興趣在于如何消除Cd。在緩沖層與吸收層間存在強(qiáng)烈的相互作用，要獲得最好的器件性能就必須同時(shí)優(yōu)化這些層的成分和結(jié)構(gòu)。目前，還有一些問題是：是否使用ZnO作為TCO材料，以及ZnO在長時(shí)間使用過程中的穩(wěn)定性。尤其是暴露在潮濕空氣中會(huì)對TCO和異質(zhì)結(jié)本身產(chǎn)生損害，因此玻璃封裝有利于減輕該效應(yīng)。盡管如此，仍需進(jìn)一步發(fā)展透明的超勢壘層，以改善柔性CIGS太陽電池的長期穩(wěn)定性。

從長遠(yuǎn)考慮，CIGS可持續(xù)生產(chǎn)的主要問題在于In的總量及價(jià)格，循環(huán)利用In將有助于緩解這一壓力；除此之外，仍需研究發(fā)展CIGS組件中所有元素的高效和低成本回收方法。采用豐度較高的過渡族金屬元素替代稀有元素將是一種重要的選擇，如Zn/Sn替代In/Ga等。 (待續(xù))