中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)光伏專業(yè)委員會(huì)

(中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)，北京 100190)

1.3 銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)電池的研究進(jìn)展

1.3.1 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的研究概況

2018年，四方創(chuàng)能光電技術(shù)有限公司與清華大學(xué)的莊大明教授合作研發(fā)的小面積電池效率達(dá)到21.49%(有效面積為0.46 cm2)。在CIGS疊層電池方面，比利時(shí)歐洲跨校際微電子研究中心(IMEC)與德國(guó)巴登符騰堡太陽(yáng)能和氫能源研究中心(ZSW)制備的串聯(lián)鈣鈦礦與CIGS的新型薄膜太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.6%，為鈣鈦礦-CIGS雙結(jié)疊層太陽(yáng)電池創(chuàng)下新的紀(jì)錄[31]。Solibro公司發(fā)布最新量產(chǎn)大尺寸的世界冠軍組件效率值，經(jīng)TüV Rheinland認(rèn)證中心認(rèn)證，其開(kāi)發(fā)的1190 mm×789.5 mm大面積玻璃基CIGS薄膜太陽(yáng)電池全面積效率達(dá)到17.52%(開(kāi)孔面積效率為18.7%)，組件輸出功率為164.7 W[32]。

1.3.2 CIGS薄膜太陽(yáng)電池研究的國(guó)際進(jìn)展

與轉(zhuǎn)換效率不斷提高相匹配的是在技術(shù)創(chuàng)新方面取得良好的進(jìn)展。

1)在CIGS發(fā)展史上，Na元素對(duì)CIGS性能的有利影響和作用機(jī)理被認(rèn)為是具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)。雖然適量Na元素?fù)诫s有利于提高CIGS多晶硅太陽(yáng)電池效率已被廣泛認(rèn)可，但Na元素?fù)诫s對(duì)CIGS單晶硅太陽(yáng)電池的作用還不明確。盧森堡大學(xué)的COLOMBARA等[33]發(fā)現(xiàn)Na元素可以促進(jìn)GaAs單晶硅襯底上生長(zhǎng)的CIGS中In和Ga的相互擴(kuò)散，這一現(xiàn)象與Na元素阻礙CIGS多晶硅中In和Ga的相互擴(kuò)散這一結(jié)論完全相反，該成果發(fā)表在Nature Communications上。KF后處理被認(rèn)為具有減薄緩沖層同時(shí)維持較高填充因子的作用，從而可提高電池效率。Solar Frontier利用CsF后處理提高吸收層表面禁帶寬度和晶體質(zhì)量，將CIGS電池的開(kāi)路電壓損失降低到384 mV，從而顯著提高了電池的開(kāi)路電壓和填充因子，獲得效率22.9%的世界紀(jì)錄。2018年，本領(lǐng)域的研究主要集中在利用原子探針層析(APT)、三維飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜分析(3D-TOF-SIMS)、掃描透射電鏡(STEM)及納米X射線熒光(nanoXRF)等表征手段在納米尺度分析重堿金屬摻雜對(duì)CIGS太陽(yáng)電池的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響方面[34-37]。

2)無(wú)鎘環(huán)保緩沖層研究及電池制備。為獲得高效率電池，在CIGS太陽(yáng)電池制備中通常采用CdS作為緩沖層。雖然Cd以化合物形式存在，對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)較小，但是對(duì)環(huán)境的潛在破壞仍然促使人們不斷對(duì)無(wú)Cd緩沖層進(jìn)行研發(fā)。目前的無(wú)Cd緩沖層主要有干法磁控濺射和濕法化學(xué)水浴制備的Zn(O,S)、In2S3、(Zn,Mg)O等。2018年Solar Frontier利用Cd0.75Zn0.25S/Zn0.79Mg0.21O取代CdS/i-ZnO緩沖層，同時(shí)利用加熱光浴-光浴后處理獲得21.2%的電池效率[38]。

3)基于窄禁帶CIGS背電池的疊層電池。CIGS的帶隙在1.0～1.7 eV可調(diào)且具有較高的吸光系數(shù)，被認(rèn)為是最理想的疊層電池材料。2018年，利用寬禁帶鈣鈦礦作為前電池與窄禁帶CIGS作為背電池制備雙節(jié)疊層電池獲得巨大突破。8月末，加州大學(xué)洛杉磯分校與Solar Frontier在Science發(fā)表雙端子型串聯(lián)鈣鈦礦-CIGS疊層電池世界效率22.4%的文章[39]。1個(gè)月后，IMEC與ZSW將鈣鈦礦-CIGS疊層電池的轉(zhuǎn)換效率突破至24.6%，此電池結(jié)構(gòu)為四端子型串聯(lián)鈣鈦礦-CIGS雙結(jié)疊層電池[31]。

1.3.3 CIGS薄膜太陽(yáng)電池研究的國(guó)內(nèi)進(jìn)展

2018年國(guó)內(nèi)多個(gè)研究單位在CIGS薄膜太陽(yáng)電池研究中取得進(jìn)展。

1)中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院CIGS太陽(yáng)電池研發(fā)進(jìn)展。該院光子信息與能源材料研究中心利用三步共蒸發(fā)在鈉鈣玻璃基底上制備的面積為0.5 cm2的CIGS電池效率為21.3%，是目前共蒸發(fā)制備CIGS太陽(yáng)電池效率的國(guó)內(nèi)紀(jì)錄，由北京鑒衡認(rèn)證中心有限公司認(rèn)證。該效率的突破主要是在三步共蒸發(fā)法中主動(dòng)調(diào)節(jié)Ga的梯度分布，改善能帶梯度，并且利用KF后處理工藝，開(kāi)路電壓達(dá)到719 mV，比未經(jīng)KF處理的提高30～40 mV。

2)四方創(chuàng)能光電技術(shù)有限公司與清華大學(xué)合作研究進(jìn)展。清華大學(xué)材料學(xué)院莊大明課題組2018年在CIGS電池方面的研究目標(biāo)主要是提高電池的開(kāi)路電壓Voc，其探索了不同Ga含量的CIGS電池特性，結(jié)果表明，提高Ga含量確實(shí)可顯著提高電池Voc[40-42]，但是Ga/III百分比超過(guò)33%后，電池的短路電流Isc急劇劣化，導(dǎo)致電池效率隨之下降[40-41]。為延遲高Ga含量對(duì)電池Isc的影響比例，采用堿金屬后處理，不僅可顯著提高禁帶寬度，還可鈍化缺陷，略微提高Isc[43]。

①小面積CIGS電池的研制。采用鈉鈣玻璃基底的CIGS電池的效率為21.49%，有效面積為0.46 cm2，創(chuàng)造國(guó)內(nèi)濺射硒化法制備的CIGS電池的效率新紀(jì)錄，由中國(guó)科學(xué)院太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)中心于2018年4月11日認(rèn)證。

電池制備工藝為：CIGS四元靶材濺射加后熱處理，利用不同Ga含量的四元靶材進(jìn)行依次濺射，在預(yù)制膜中形成Ga含量的梯度，在含H2Se氣體的氣氛下進(jìn)行高溫退火處理，使吸收層最終形成U型帶隙分布。

②CIGS組件的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。尺寸為1245 mm×635 mm的CIGS組件的效率最高達(dá)13.0%。

電池制備工藝為：在1245 mm×635 mm的玻璃基板上沉積CIGS，同樣利用吸收層梯度帶隙方式制備預(yù)制膜，退火后形成Ga含量的U型分布來(lái)制備電池。組件采用全激光刻劃技術(shù)進(jìn)行內(nèi)聯(lián)，可將死區(qū)寬度控制在200 μm以內(nèi)。

主要的技術(shù)路徑為：采用不同Ga含量的四元靶材，通過(guò)磁控濺射工藝在預(yù)制膜中構(gòu)建Ga含量的梯度分布，在含硒氣氛下對(duì)預(yù)制膜進(jìn)行退火，從而在CIGS吸收層中形成U型分布的帶隙梯度。

3)國(guó)家能源投資集團(tuán)(原神華集團(tuán))CIGS光伏組件開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)進(jìn)展。2017年原神華集團(tuán)、上海電氣和德國(guó)曼茲公司(Manz)三方合作，組建集研發(fā)、裝備制造和組件生產(chǎn)于一體的CIGS光伏合資公司：神華(北京)光伏科技研發(fā)有限公司、重啟重慶神華薄膜太陽(yáng)能科技有限公司、蘇州曼茲新能源裝備有限公司。

小面積CIGS薄膜太陽(yáng)電池的效率提升：神華(北京)光伏科技的合作方ZSW是提升小面積CIGS薄膜電池效率的主力軍，其標(biāo)桿項(xiàng)目為Sharc25。

大面積CIGS薄膜光伏組件產(chǎn)業(yè)化方面：①北京44 MW實(shí)驗(yàn)線建造：神華(北京)光伏科技有限公司將在北京低碳清潔能源研究所園區(qū)內(nèi)建造44 MW的CIGS實(shí)驗(yàn)線，設(shè)備由蘇州曼茲新能源裝備有限公司提供，技術(shù)與NICE Solar Energy GmbH已有的和正在開(kāi)發(fā)的技術(shù)一致。②重慶306 MW生產(chǎn)線建造：2017年底，重慶神華CIGS薄膜光伏組件項(xiàng)目在當(dāng)?shù)亻_(kāi)工。首期產(chǎn)線為306 MW，技術(shù)來(lái)自神華(北京)光伏科技有限公司，設(shè)備同樣由蘇州曼茲新能源裝備有限公司提供。

4)中國(guó)建材集團(tuán)CIGS太陽(yáng)電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。中國(guó)建材集團(tuán)所屬凱盛集團(tuán)收購(gòu)德國(guó)Avancis公司，并成立凱盛光伏材料有限公司，利用Avancis的濺射硒化技術(shù)制備CIGS太陽(yáng)電池。制備的尺寸為30 cm×30 cm、孔徑面積為622 cm2的無(wú)鎘CIGS組件效率為17.9%，得到弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所的權(quán)威認(rèn)證。

5)漢能各下屬全資子公司CIGS太陽(yáng)電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。漢能旗下共有德國(guó)Solibro、美國(guó)MiaSolé、美國(guó)Global Solar Energy 3家全資海外子公司，其2018年的效率進(jìn)展情況如表1所示。

表1 截至2018年漢能各下屬公司在CIGS太陽(yáng)電池方面取得的效率進(jìn)展Table 1 Efficiency progress made by Hanergy's subsidiaries in CIGS cells by 2018

①漢能Solibro。漢能Solibro CIGS薄膜太陽(yáng)電池生產(chǎn)技術(shù)采用共蒸法，其多點(diǎn)源共蒸技術(shù)可靈活改變工藝流程來(lái)控制成膜組分及禁帶寬度。

2018年1月，Solibro公司發(fā)布最新量產(chǎn)大尺寸的世界冠軍組件效率值，經(jīng)TüV Rheinland認(rèn)證中心認(rèn)證，其開(kāi)發(fā)的1190 mm×789.5 mm大面積玻璃基CIGS電池全面積效率達(dá)到17.52%(開(kāi)孔面積效率為18.7%)，組件輸出功率為164.7 W[43]。漢能Solibro的研發(fā)團(tuán)隊(duì)還在無(wú)鎘緩沖層、雙面電池、堿金屬后處理、Ag摻雜等方面進(jìn)行了研究[37,44-49]。

②漢能MiaSolé。漢能MiaSolé采用一站式卷繞鍍膜技術(shù)，在濺射設(shè)備、“卷對(duì)卷”生產(chǎn)工藝、濺射沉積技術(shù)、材料、設(shè)備表征和可靠性等方面處于世界領(lǐng)先水平。

MiaSolé研究發(fā)現(xiàn)，在磁控濺射沉積MoNa背電極層時(shí)，不同的沉積溫度、氣氛對(duì)Na在CIGS吸收層中的擴(kuò)散、吸收層與背電極界面的影響，找到了提高電池效率的途徑。分析了在磁控濺射沉積CIGS過(guò)程中，溫度、硒化、Na組分等生長(zhǎng)條件對(duì)Ga/(In+Ga)的影響；研究了Ga/(In+Ga)梯度分布對(duì)太陽(yáng)電池性能的影響，目前濺射沉積法制備的電池效率最高達(dá)到了17.96%(內(nèi)部測(cè)試)。

MiaSolé公司于2018年9月在荷蘭登博斯市完成歐洲最大的柔性組件工程—— 在Maaspoort體育中心頂部鋪設(shè)418片柔性光伏組件，年發(fā)電量將達(dá)125 MWh[50]。該公司開(kāi)發(fā)的柔性CIGS組件的特點(diǎn)在于背面采用自粘型的膠膜，能非常方便的直接粘貼到由Evalon膜制造的屋頂上，為組件鋪設(shè)提供了便利的施工條件。

③漢能Global Solar Energy(GSE)。漢能GSE柔性CIGS薄膜共蒸技術(shù)采用不銹鋼襯底“卷對(duì)卷”的生產(chǎn)工藝及緊湊、高產(chǎn)的沉積設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)材料的高效利用。其獨(dú)特的柔性產(chǎn)品封裝技術(shù)，尤其是后續(xù)研發(fā)成功的ICI(集成芯片互聯(lián))技術(shù)，在全球處于領(lǐng)先地位。該技術(shù)首先利用光刻技術(shù)制備電極，再用激光焊接方式將前后電極連接起來(lái)，達(dá)到減少串聯(lián)電阻、提升組件轉(zhuǎn)換效率的目的。封裝材料包括前板復(fù)合膜、EVA及背板復(fù)合膜，ICI封裝技術(shù)不僅可降低成本、提高轉(zhuǎn)換效率，還可降低工藝復(fù)雜度、提高組件可靠性。

漢能GSE推出其PowerFLEX?+系列產(chǎn)品，柔性組件效率達(dá)到15%，在炎熱、陰天、低輻照、高緯度等地區(qū)的性能表現(xiàn)突出[51]。該類組件具有較強(qiáng)美學(xué)特征和較低廉的成本，安裝較方便，目前在屋頂、車頂?shù)惹骖I(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

6)銅銦鎵硒薄膜技術(shù)的推廣應(yīng)用。

①柔性光伏組件在屋頂項(xiàng)目中的應(yīng)用。2018年8月完工的電科院趙公口203 kWp分布式光伏項(xiàng)目，位于北京市海淀區(qū)趙公口，屋頂使用面積為2030 m2。該項(xiàng)目采用漢能GSE PowerFlEX?+6 m柔性薄膜光伏組件，該組件擁有輕、薄、柔、易、高等產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。與其他玻璃基組件相比，該組件重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，不帶背膠時(shí)每m2僅重2.3 kg(帶背膠時(shí)為3 kg)，適用于對(duì)荷載有嚴(yán)苛要求的屋面，以及建筑立面和移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景；組件厚度僅3 mm，安裝便捷且將其安裝于屋頂時(shí)無(wú)需支架系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，適用于TPO(熱塑性聚烯烴)和EPDM(三元乙丙橡膠)防水膜、鍍層鋼板(如立接縫金屬屋面)、改性瀝青等不同屋面材質(zhì)。這種安裝方式具有高抗風(fēng)性能且不破壞屋頂。此外，相較于傳統(tǒng)玻璃基組件，該類組件可節(jié)省30%的支架系統(tǒng)和安裝成本；同時(shí)具有柔軟可彎曲的特性，可應(yīng)用于弧形的屋頂、棚頂；由于對(duì)陽(yáng)光入射角要求低，可水平鋪裝，組件之間無(wú)遮擋，無(wú)組件間距要求，可實(shí)現(xiàn)最大的有效利用面積，提高單位面積裝機(jī)量。根據(jù)北京市的年太陽(yáng)總輻射量為1500 kWh/m2計(jì)算，該項(xiàng)目每年可發(fā)電20.09萬(wàn)kWh，每年將減排CO2約220.3 t。

圖15 漢能GSE PowerFLEX?+組件鋪設(shè)的趙公口項(xiàng)目Fig.15 Zhao Gongkou project of Hanergy GSE PowerFLEX?+ PV modules

②漢瓦的應(yīng)用。蘇州同里綜合能源服務(wù)中心屋頂項(xiàng)目采用漢能漢瓦，將柔性CIGS薄膜太陽(yáng)電池與屋面瓦融為一體，兼具發(fā)電和建材產(chǎn)品的功能。工作時(shí)，漢瓦背部的空氣層因受熱膨脹而上升，瓦背氣壓減小，外部氣流從通風(fēng)口不斷涌入，由內(nèi)而外的氣流循環(huán)使采用漢瓦的屋頂較普通屋頂更遮陽(yáng)隔熱。該項(xiàng)目的裝機(jī)量為20.31 kW，采用677片單片功率為30 W的標(biāo)準(zhǔn)漢瓦組件，已安裝完成。蘇州同里湖嘉苑被動(dòng)式建筑已獲得中國(guó)住建部科發(fā)中心與德國(guó)能源署的雙重認(rèn)證，住宅實(shí)現(xiàn)建筑自發(fā)自用電的“零能耗”，還具備被動(dòng)儲(chǔ)能、室溫調(diào)節(jié)與智能語(yǔ)音控制家居等功能。

漢瓦的多樣造型可滿足不同的建筑風(fēng)格，其優(yōu)異的性能適應(yīng)各種各樣的環(huán)境，自問(wèn)世至今已被廣泛應(yīng)用于別墅、民俗村、新農(nóng)村自建房、政府機(jī)關(guān)單位、景區(qū)游客中心等風(fēng)格各異的建筑上，為生態(tài)文明建設(shè)賦予新能量。

圖16 蘇州同里湖嘉苑漢瓦屋頂項(xiàng)目Fig.16 Tongli lake jiayuan hanwa roof project in Suzhou

③屋頂電站應(yīng)用——Solibro SlideIn組件。上海青浦湖畔佳苑一棟高檔別墅的屋頂項(xiàng)目總裝機(jī)量為25.87 kW，日發(fā)電90 kWh，采用漢能Solibro SlideIn組件，不僅安裝更便捷、更安全、更省心，還具有卓越的防水、排水性能。該組件為CIGS雙玻光伏組件，采用滑入式安裝，不同于傳統(tǒng)的壓塊固定組件存在施工易碎的缺點(diǎn)，其在安裝過(guò)程中不易碎且基本無(wú)阻力，輕輕一推，即可勻速、精準(zhǔn)裝卡到位，使SlideIn光伏系統(tǒng)可直接節(jié)省人力成本近40%。此外，該光伏系統(tǒng)可解決屋頂光伏安裝漏水痛點(diǎn)，具有卓越的防水、排水性能，給屋頂多了一層保護(hù)。

圖17 上海青浦湖畔佳苑別墅屋頂光伏項(xiàng)目Fig.17 Shanghai qingpu lakeside jiayuan villa roof PV project

1.3.4 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的發(fā)展趨勢(shì)展望

近幾年CIGS小面積太陽(yáng)電池的效率穩(wěn)步提升，產(chǎn)業(yè)化方面也獲得較大發(fā)展，尤其是國(guó)內(nèi)一些著名企業(yè)的大力投入，使全球CIGS產(chǎn)業(yè)化中心轉(zhuǎn)移到中國(guó)。CIGS太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率得到進(jìn)一步突破，但其產(chǎn)業(yè)化方面仍有一些問(wèn)題需要解決。未來(lái)在CIGS研發(fā)、技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)等方面的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為：

1)進(jìn)一步深入探索Li、Na、K、Rb、Cs等堿金屬的作用機(jī)理。著重研究堿金屬元素在吸收層的分布，以及其對(duì)CdS/CIGS界面態(tài)的影響和鈍化缺陷的作用等，優(yōu)化堿金屬后處理工藝和區(qū)分不同堿金屬的作用機(jī)理。

2)近幾年內(nèi)CIGS薄膜太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率有望達(dá)到25%。未來(lái)需要突破的方向有高結(jié)晶質(zhì)量的寬禁帶CIGS吸收層、新的吸收層制備工藝、對(duì)堿金屬摻雜的深入理解、新型寬禁帶緩沖層等。

3)基于CIGS太陽(yáng)電池的疊層太陽(yáng)電池效率有望突破30%。CIGS太陽(yáng)電池的禁帶寬度在1.0～1.7 eV之間可調(diào)，可與鈣鈦礦、晶體硅及CIGS本身等多種太陽(yáng)電池形成疊層電池，雙節(jié)電池的理論極限高達(dá)45%，具有極大科研價(jià)值和應(yīng)用潛力。目前基于窄禁帶CIGS與鈣鈦礦的疊層電池效率已高達(dá)24.7%，基于寬禁帶(禁帶寬度＞1.5 eV)CIGS與窄禁帶(禁帶寬度約1.0 eV)CIGS的雙節(jié)疊層太陽(yáng)電池效率為22.0%。如何提高寬禁帶和窄禁帶CIGS太陽(yáng)電池效率及新型透明導(dǎo)電背電極將是未來(lái)主要研究方向。

4)在產(chǎn)業(yè)化方面，隨著有實(shí)力的大型企業(yè)加大投入，帶動(dòng)我國(guó)核心裝備的自主研發(fā)和設(shè)計(jì)制造，可望逐步形成GW級(jí)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。目前國(guó)內(nèi)隨著產(chǎn)能的增加，環(huán)境問(wèn)題及稀土金屬的供需受到重視。因此，如何制備高性能的新型無(wú)鎘緩沖層替代目前主流的CdS緩沖層，以及降低單位產(chǎn)能消耗In原材料也是未來(lái)產(chǎn)業(yè)化需解決的問(wèn)題。

5)提升CIGS薄膜太陽(yáng)電池在光伏市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。由于晶體硅的成本低和技術(shù)成熟度等優(yōu)勢(shì)，光伏市場(chǎng)主要由其壟斷。為提升CIGS薄膜太陽(yáng)電池競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在通過(guò)提升技術(shù)和增加規(guī)模效應(yīng)降低成本的同時(shí)，需要將產(chǎn)品應(yīng)用多元化，避免與晶硅產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)。應(yīng)用多樣性方面，可偏向于分布式光伏電站、光伏建筑一體化、光伏建材構(gòu)件等領(lǐng)域；也可利用柔性基底CIGS太陽(yáng)電池可彎曲的特點(diǎn)，將其應(yīng)用拓寬至背包、幕墻、弧形屋頂、車頂?shù)取?/p>

6)CIGS薄膜光伏技術(shù)升級(jí)與設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。我國(guó)CIGS企業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)與高端裝備對(duì)外依存度高、高端裝備制造業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后，未來(lái)需實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)與裝備實(shí)施國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)，提高關(guān)鍵環(huán)節(jié)的創(chuàng)新能力，形成薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)創(chuàng)新體系，全面提升大面積薄膜半導(dǎo)體材料核心裝備的創(chuàng)新能力。

1.4 銅鋅錫硫(CZTS)基薄膜太陽(yáng)電池研究進(jìn)展

1.4.1 CZTS基薄膜太陽(yáng)電池發(fā)展概況

2014年，美國(guó)IBM采用聯(lián)氨溶液制備的CZTSSe太陽(yáng)電池創(chuàng)造12.7%的世界效率紀(jì)錄[52]。這一紀(jì)錄被南京郵電大學(xué)辛顥課題組打破，該課題組以DMSO為溶劑，以簡(jiǎn)單的金屬鹽和硫脲為前驅(qū)體化合物，通過(guò)優(yōu)化前驅(qū)體里的化學(xué)組成，制備出效率為13.6%的電池[53]。此外，越來(lái)越多的研究組在2018年陸續(xù)報(bào)道效率超過(guò)11%的電池。奧爾登堡大學(xué)采用直流磁控濺射Zn/CuSn/Zn后，使用一步硒化法制備出效率為11.4%的CZTSe太陽(yáng)電池[54]。托萊多大學(xué)采用濺射后硒硫化的方法，通過(guò)改變后退火過(guò)程中腔室的壓強(qiáng)，有效地降低了帶尾態(tài)，制備出效率為11.8%的CZTSSe太陽(yáng)電池[55]。瑞士EMPA基于DMSO后硒化的方法，通過(guò)精確調(diào)控Li摻雜量獲得效率為11.6%的CZTSSe太陽(yáng)電池[56]。中國(guó)暨南大學(xué)采用磁控濺射后硒化技術(shù)制備出效率為12.3%的CZTSe太陽(yáng)電池[57]。 (待續(xù))