【正文】 的比較效益，有利于促進(jìn)我國光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?、規(guī)范化發(fā)展。WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)第三章 項目技術(shù)基礎(chǔ)及項目單位簡介一、項目技術(shù)基礎(chǔ)薄膜太陽能電池發(fā)電原理薄膜太陽能電池，是以 pn 半導(dǎo)體接面作為光吸收及能量轉(zhuǎn)換的主體結(jié)構(gòu)。在基板上分別涂上二種具不同導(dǎo)電性質(zhì)的 p 型半導(dǎo)體及 n 型半導(dǎo)體，當(dāng)太陽光照射在 pn 接面，部分電子因而擁有足夠的能量，離開原子而變成自由電子，失去電子的原子因而產(chǎn)生電洞。透過 p 型半導(dǎo)體及 n 型半導(dǎo)體分別吸引電洞與電子，把正電和負(fù)電分開，在 pn接面兩端因而產(chǎn)生電位差。在導(dǎo)電層接上電路，使電子得以通過，并與在 pn 接面另一端的電洞再次結(jié)合，電路中便產(chǎn)生電流，再經(jīng)由導(dǎo)線傳輸至負(fù)載。 薄膜太陽能 電池的能量轉(zhuǎn)換 效率，與材料的能隙大小、光吸收系數(shù)及載子傳輸特性攸關(guān)，因此廠商就提升轉(zhuǎn)換效率的研發(fā)方向，往往也從材料選用、鍍膜方面著手。圖 3—1 薄膜太陽能電池發(fā)電原理 圖WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組成結(jié)構(gòu)1977 年，CIGS 太陽能電池由美國 Maine 大學(xué)開始研究，材料由原先銅銦硒 (CIS) 三元素組成，后來為提升 轉(zhuǎn)換效率，演變至銅銦鎵硒 (CIGS) 四元素。CIGS 為直接能隙材料，比非晶矽具有更高的吸光系數(shù)。美國可再生能源實驗室制造的 CIGS 薄膜太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá) % ，一般商用模組則可達(dá) 10～12% 。由于銅銦鎵硒太陽能電池具有高轉(zhuǎn)換效率及低材料成本的優(yōu)點，成為業(yè)界關(guān)注焦點之一。圖 3—2 CIGS 薄膜太陽能電池組成結(jié)構(gòu)CIGS 薄膜太陽能電池與其他薄膜太陽能電池差異比較CIGS 薄膜太陽能 電池與其他薄膜太陽能電池差異比較情況詳見表 3—1。WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)表 3—1 CIGS 薄膜太陽能電池與其他薄膜太陽能電池差異表電池類別 CIGS CdTe 矽薄膜 Amorphous主主要材料 銅、銦、鎵、硒化合物 碲、鎘化合物 矽 光吸收層厚度 1 μ m 1 μ m ～ μ m 光吸收能力 1. 直接能隙材料，吸光范圍廣 2. 吸光頻率范圍為 ～ 直接能隙材料，吸光范圍廣 吸光頻率范圍為 非直接能隙材料，可吸收的光譜有限 吸光頻率范圍為 ～ 發(fā)電穩(wěn)定性 穩(wěn)定性高，且無光衰竭現(xiàn)象 穩(wěn)定性高，且無光衰竭現(xiàn)象 穩(wěn)定較差，有光衰竭現(xiàn)象 Tandem 技術(shù)可改善光衰竭現(xiàn)象 商用轉(zhuǎn)換效率 10～12% ～% 5～8% 材料特性 硒 / 銦為少數(shù)金屬，難以應(yīng)付全面性大量的市場需求 緩沖層硫化鉻具潛在毒害 碲為少有金屬，難以應(yīng)付全面性大量的市場需求 鎘、碲為有毒金屬，受限環(huán)保法規(guī)及消費心理障礙 矽甲烷為主要原料，因用量少而供應(yīng)無虞 材料控制性 四元素難以精準(zhǔn)控制 二元素較 CIGS 易控制 產(chǎn)業(yè)界用矽技術(shù)成熟 材料成本 靶材成本會比基板高 材料成本約占五成 高品質(zhì) TCO 玻璃價格高 常用的成膜技術(shù) 　　 濺鍍法 (sputtering) 蒸鍍法 (Evaporating) 適用多種快速成膜技術(shù) 化學(xué)氣相沉積法 (CVD) 濺鍍法 (sputtering)銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池傳統(tǒng)制備方法為降低大面積 CIGS 薄膜太陽能電池的制作成本，各國學(xué)者提出了不同的制作方法，除了吸收層 CIGS 以外，其他各層通常采用真空蒸發(fā)或濺射成膜。過渡層 CdS 的制備使用化學(xué)成膜法可以保 證膜的致密、均勻，易于控制，現(xiàn)今多采用水浴法。吸收層 CIGS 是多元化合物，原子的晶格配比及結(jié)晶狀況對其性能起著決定性的作用。目前制備 CIGS 吸收層有許 多種方法：真空蒸發(fā)、磁控濺射、電沉積法、電子束蒸發(fā)、 電鍍等等，先簡單介紹幾種制備方法。⑴蒸發(fā)法制備法WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)作為實驗室里制備面積很小的 CIGS 電池樣品時，蒸發(fā)法制備的電池效率比較高，包括最高轉(zhuǎn)化率的電池的 CIGS 層均是蒸發(fā)法制備的。目前采用多元共蒸發(fā)法成膜工藝，雖然可制備出高水平 CIGS 的電池，但元素的化學(xué)配比很難靠蒸發(fā)來精確控制，因而電池的良品率不高，產(chǎn)業(yè) 化的實現(xiàn)比較困難，另外蒸發(fā)法其原料的利用率低，對于貴金屬來說浪費大，不利于降低成本。這兩種方法在日本、美國、德國無論在實驗室和生產(chǎn)線上都有采用。⑵電沉積技術(shù)制備法電沉積技術(shù)分為兩大類：一步法、分步法。一步法制備 CIGS 薄膜涉及各元素(Cu、In、Ga 、Se) 的分別沉積, 其中銅和硒的電極電位遠(yuǎn)比銦的高。 這樣在沉積過程中，銦元素較難還原。通常通過調(diào)節(jié)溶液 pH 值、電鍍 液中各元素的濃度, 使四種元素的 電極電位盡可能相近，以保證 四元素以接近 CIGS 分子式的化學(xué)計量比析出。最初電化學(xué)沉積 CIGS 薄膜采用恒 電流法，后絕大多數(shù)是控制恒電位。⑶電鍍法制備法電鍍法制備 CIGS 層，要制 備具有理想定比、致密和表面均勻的薄層非常困難。要獲得生產(chǎn)要求大面積均勻則更難。⑷硒化法是現(xiàn)在制備 CIGS 薄膜的主流工藝，它是通過將 Cu、In、Ga 合金預(yù)制膜硒化來制得 C IGS 薄膜，硒化法中，Cu 和 In 的厚度按配比嚴(yán)格控制，成膜方法有濺射、蒸發(fā)和電沉積等等。硒化法主要有分WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)步蒸發(fā)硒化法，后硒化法等。分步硒化法是指將 Cu+ Se 和 In+ Se 分別共蒸后再硒化。當(dāng)前，國際上比較流行”三步蒸發(fā)硒化法”制備CIGS 薄膜材料。近年來以固態(tài)硒作源的硒化( 固態(tài)源后 Se 化工藝) 被廣泛采用，其原料為 Se+ H2 固氣混合體，可以將固 態(tài) Se 蒸發(fā)為飽和蒸汽，通過控制襯底溫度和蒸汽壓強(qiáng)，來實現(xiàn)硒化工藝，由此降低成本，而且無毒，工藝的重復(fù)性也有很大的提高。⑸濺射法不但可以可靠的調(diào)節(jié)各元素配比，并且制備出來的膜均勻性好，因為濺射粒子的能量比蒸發(fā)法要大的多，所以膜與基片的附著力增加，使膜致密結(jié)實，同時還可以控制濺射速率和時間的控制，有利于提高重復(fù)性。磁控濺射一般濺射 CuIn 和 CuGa 沉 積 CuInGa 合金預(yù)制層，然后硒化。本項目擬采用的制備方法本項目擬采用最新的濕式涂布鍍膜法進(jìn)行 CIGS 太陽能電池的生產(chǎn)，其能使各種介質(zhì)均勻分布在基板上，能夠更好的保證光電轉(zhuǎn)換率和產(chǎn)品的穩(wěn)定性?；局瞥虨橐晕諏臃稚⒌你~銦鎵硒化合物以及硒化物的納米粒子為前驅(qū)物，經(jīng)過涂布（print ）干燥，再經(jīng)過 RPT 快速硒化形成高結(jié)晶性的 CIGS 吸收層。此制程可使制造成本降低至 美金以下。二、項目技術(shù)來源WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)本項目所使用的相關(guān)之 CIGS 薄膜太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)，是通過采購正峰新能源股份有限公司工藝、設(shè)備以及正峰授權(quán)給能源項目管理有限公司使用的專利及知識產(chǎn)權(quán)獲得，由正峰授權(quán)范圍包含雙方所簽定的所有合約（見授權(quán)使用證明和雙方簽署的設(shè)備供應(yīng)合同）。專利及知識產(chǎn)權(quán)明細(xì)如下：表 3—2 項目相關(guān)專利及知識產(chǎn)權(quán)序號 專利名稱 狀態(tài) 分類 申請日期 申請編號 申請地點1 銅銦鎵硒太陽能電池之結(jié)構(gòu)與制作方法 申請中 發(fā)明 12/09/2022 97147806 臺灣2 銅銦鎵硒太陽能電池之熱膨脹緩沖層與制作方法 申請中 發(fā)明 12/08/2022 97147716 臺灣3 銅銦鎵硒太陽能電池之溶膠凝膠溶液的制造方法 申請中 發(fā)明 12/03/2022 97146944 臺灣4 銅銦鎵硒太陽能電池之吸光層與制造方法 申請中 發(fā)明 12/08/2022 97147719 臺灣5 銅銦鎵硒太陽能電池增加金屬導(dǎo)電薄膜層導(dǎo)電性的.. 申請中 發(fā)明 03/19/2022 12/407,780 美國6 銅銦鎵硒太陽能電池增加金屬薄銅銦鎵薄膜層結(jié) 申請中 發(fā)明 03/19/2022 12/407,178 美國7 銅銦鎵硒太陽能電池增加光效率的薄銅層設(shè)計及制.. 申請中 發(fā)明 03/25/2022 12/410,461 美國8利用溶膠凝膠法制作銅銦鎵硒太陽能薄膜材料的設(shè)計...申請中 發(fā)明 03/26/2022 12/410,462 美國9 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池吸收層非真空制程涂布技術(shù) 申請中 發(fā)明 08/11/2022 98126973 臺灣10 銅銦鎵硅奈米顆粒制作方法 申請中 發(fā)明 08/04/2022 98126183 臺灣11 硫化鎘薄膜制作方法 申請中 發(fā)明 08/04/2022 98126184 臺灣12 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池吸收層非真空制程涂布技術(shù) 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 美國13 銅銦鎵硒奈米顆粒制作方法 申請中 發(fā)明 9/25/2022 12/566,915 美國14 硫化鎘薄膜制作方法 申請中 發(fā)明 11/10/2022 12/615,570 美國15 一種非真空制程銅銦鎵硒薄膜密實的方法 申請中 發(fā)明 審稿中 美國16 銅銦鎵硒太陽能電池之結(jié)構(gòu)與制作方法 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)序號 專利名稱 狀態(tài) 分類 申請日期 申請編號 申請地點17 銅銦鎵硒太陽能電池之熱膨脹緩沖層與制作方法 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸18 銅銦鎵硒太陽能電池之溶膠凝膠溶液的制造方法 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸19 銅銦鎵硒太陽能電池之吸光層與制造方法 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸20 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池吸收層非真空制程涂布技術(shù) 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸21 銅銦鎵硅奈米顆粒制作方法 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸22 硫化鎘薄膜制作方法 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸23 一種不添加界面活性劑的銅銦鎵硒漿料 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸24 非真空銅銦鎵硒薄膜密實方法 申請中 發(fā)明 10/01/2022 98133436 臺灣25 不含界面活性劑之銅銦鎵硒漿料調(diào)配方法 申請中 發(fā)明 11/19/2022 98139326 臺灣26非真空形成銅銦鎵硫硒吸收層及硫化鎘緩沖層的方法及系申請中 發(fā)明 12/18/2022 98143637 臺灣27 非真空濕式銅銦鎵硒太陽電池制作方法 申請中 發(fā)明 12/18/2022 98143625 臺灣28 非真空銅銦鎵硒薄膜密實方法 申請中 發(fā)明 09/29/2022 中國大陸29 一種不添加界面活性劑的銅銦鎵硒漿料 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 美國30非真空形成銅銦鎵硫硒吸收層及硫化鎘緩沖層的方法及系申請中 發(fā)明 送件中 中國大陸31一種非真空制程生長CulnGaSeS 薄膜吸引層 CdS緩沖層....申請中 發(fā)明 作業(yè)中 美國32 非真空濕式銅銦鎵硒太陽電池制作方法 申請中 發(fā)明 送件中 中國大陸33一種非真空濕式制程生長CulnGaSeS Solar Cell OffLin申請中 發(fā)明 作業(yè)中 美國34 銅銦鎵硒太陽能電池之結(jié)構(gòu)與制作方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸35 一種硫化鎘薄膜制作方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸36 銅銦鎵硒太陽能電池之熱膨脹緩沖層制作方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸37 不含界面活性劑的銅銦鎵硒 申請中 發(fā)明 12/10/2022 中國大陸WORD 資料 下載可編輯 專業(yè)技術(shù)序號 專利名稱 狀態(tài) 分類 申請日期 申請編號 申請地點漿料調(diào)配方法38 一種銅銦鎵硅奈米顆粒制作方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸39 太陽能電池吸收層的非真空涂布方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸40 一種銅銦鎵硒太陽能電池的吸光層及其制造方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸41 銅銦鎵硒太陽能電池的溶膠凝膠溶液的制造方法 申請中 發(fā)明 11/20/2022 中國大陸42 不含界面活性劑和溶劑之銅鎵硒(硫) 漿料調(diào)配方法 申請中 發(fā)明 臺灣43 非真空制程 CIGS 漿料 申請中 發(fā)明 臺灣44太陽能吸收層之漿料的制造方法，應(yīng)用該制造方法所制作的太陽能吸收層漿料及其太陽能吸收層申請中 發(fā)明 臺灣45 不含界面活性劑之太陽能吸收層粉末漿料的制造方法…. 申請中 發(fā)明 臺灣46 高溫太陽能吸收層之漿料的制造方法…. 申請中 發(fā)明 臺灣47多段式硫化鎘薄膜沈積方法，應(yīng)用該沈積方法所制作的多層狀之硫化鎘薄膜申請中 發(fā)明 臺灣48 非真空制程 CIGS 漿料 申請中 發(fā)明 作業(yè)中 中國大陸