5.5-CIGS薄膜太阳能电池的性能.课件.ppt

1、CIGS薄膜太阳能薄膜太阳能电池电池的器件性能的器件性能 量子效率量子效率是指在某一波长的入射光照射下，太阳电池收集到的光生载流子与照射到电池表面的该波长的光子数之比。它是一个无量纲参数，与光子的波长有关，可以由实验直接测得，也叫外量子效率，记作QE或EQE。太阳电池的电流密度太阳电池的电流密度JSC 等于量子效率与光子流密度乘积在整个波长范围内的积分CIGS薄膜太阳能电池的量子效率薄膜太阳能电池的量子效率 dEQEFqJSC05.1 其中其中F1.5()为AM1.5光照下，波长为的光子流密度。的光子流密度。量子效率测试量子效率测试是确定太阳能电池短路电流密度jsc的有效方法，常用于分析影响j

2、sc的原因。如果入射光全部转变为电流，则电池的jsc达到最小值，但是，由于电池的反射、吸收以及复合等造成的损失，jsc往往要小得多。这些损失可以分为两类，一类是电池反射、吸收等造成的光损失；另一类是吸收层内光生载流子复合造成的电学损失。CIGS薄膜太阳能电池的量子效率薄膜太阳能电池的量子效率（1）区：电流收集栅极遮挡电池表面，减少了光照面积引起的光损失；（2）区：空气与ZnO/CdS/CIGS界面间的反射损失，这种损失通过增加减反射层可以降低；（3）区:ZnO窗口层吸收造成的光损失，分为两部分，一部分是能量大于其禁带宽度的光子被吸收形成电子-空穴对，但是不能收集形成电流。另一部分是能量小的红外

3、光被自由电子吸收，产生热能；（4）区：CdS吸收波长小于520nm的光子造成的光损失，这部分的光损失随着CdS厚度的增加而增加，一般认为在CdS中产生的光生电子-空穴对是不能被收集的；（5）区：光子能量在CIGS的Eg附近，不能完全被吸收。Ga浓度梯度的变化使长波区的吸收边界不是很陡峭，而是以一定的坡度变化，如果吸收层的厚度小于1/（吸收系数），则不完全吸收的损失就很明显；（6）区：吸收层中的光生载流子不完全收集造成的损失，这是电学损失。可以看出，上述各项损失总数为11.4mA/cm2。利用太阳电池的电流密度JSC公式可以算出在大于CIGS光学带隙的光子全部被吸收的情况下，最大电流密度可达42

4、.8 4mA/cm2。除了用做大型电站外，太阳能电池还可以用于室内小型电器的电源，辐照度约为0.05-5mW/cm2。CIGS薄膜太阳能电池的弱光特性薄膜太阳能电池的弱光特性n辐照强度下降，导致串联电阻和并联电阻上升，使得填充因子下降n短路电流线性下降使得开路电压下降n低光强下，必须有更大的并联电阻，才会有比较好的电池性能。铜含量对电池参数的影响可以认为可以认为CIGS薄膜电池优良的弱光性能取薄膜电池优良的弱光性能取决于其吸收层材料对决于其吸收层材料对Cu含量具有较大的宽含量具有较大的宽容度，它允许使用偏离化学计量比的较低的容度，它允许使用偏离化学计量比的较低的Cu含量来提高其电阻率，并作出优

5、良的太含量来提高其电阻率，并作出优良的太阳能电池阳能电池。温度对太阳能电池性能的影响主要来源于组成太阳能电池各层温度对太阳能电池性能的影响主要来源于组成太阳能电池各层半导体材料性能对温度的敏感。半导体材料性能对温度的敏感。温度首先通过载流子浓度、迁移率等参数影响材料的电阻率；其次是影响半导体材料的禁带宽度；最后太阳能电池的各个界面上的缺陷态也由于温度的不同而呈现出不同的激发态，从而影响器件的性能。太阳能电池参数随温度的改变是上述各种影响的综合反应。CIGS薄膜太阳能电池的温度特性薄膜太阳能电池的温度特性可以看出，在可以看出，在240-320K的范围内短，的范围内短，路电流密度几乎不路电流密度几

6、乎不随温度改变，而开随温度改变，而开路电压、填充因子路电压、填充因子和光电转换效率均和光电转换效率均随温度的升高而下随温度的升高而下降。降。CIGS薄膜太阳能电池的抗辐照能力薄膜太阳能电池的抗辐照能力 可以看出，在这种辐照条件下，当大多数电池输出功率明显可以看出，在这种辐照条件下，当大多数电池输出功率明显衰退时，衰退时，CIGS电池却无任何衰减。电池却无任何衰减。户外长期稳定性试验户外长期稳定性试验湿热试验湿热试验 湿热试验引起电池性能衰退的原因：湿热试验引起电池性能衰退的原因：ZnO电阻率的降低导致空间电荷区变宽，pn结向n型区偏移，增大了光生载流子的收集势垒，降低了填充因子；湿热试验增加了薄膜中的缺陷态密度，这势必会增强复合并降低电池的开路电压，因此，抗湿热的封装材料与结构对电池组件的长期使用具有至关重要的作用。