常见的薄膜太阳能电池组件的制备流程介绍

2021-08-10 18:25

薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件，第一代太阳能电池是单晶和多晶硅电池，第二代太阳能电池采用了吸光系数大的材料，电池厚度不用太厚也足够吸收太阳光，因此称为薄膜太阳能电池。

根据吸光材料的不同，常见的薄膜太阳能电池分类有：碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、染料敏化（DSSC）和有机聚合物（OPV）太阳能电池等。各个种类的电池目前还在研究降低成本的制备工艺，因此每类电池的制备方法也不是唯一的，下面选择一些有组件生产的技术做介绍：

1、碲化镉（CdTe）太阳能电池

碲化镉太阳能电池的生产：从玻璃开始，SnO2CdSnO4是透明导电层（TCO）用溅射方法制备；CdS是缓冲层用化学浴沉积（CBD）；主要部分CdTe吸光层用近空间升华（close spaced sublimaTIon－CSS）方法沉积的，也就是加热升华然后沉积到基板上；最后的碳电极是刷上去的。此外电池还需要经过一些热处理。

2、铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池

采用铜铟镓硒太阳能电池技术：从玻璃开始，Mo是磁控溅射的；CIGS是吸光层有几种制备工艺，常见的有a）共蒸发法（co－evaporaTIon）就是把几种元素Cu、In、Ga、Se蒸发到基板上，德国公司和NREL用这种方法较多，b）油墨法，利用化学法制备CIGS的纳米晶然后分散在溶剂里像油墨一样印刷在基板上，美国的Nano Solar用的就是这个技术，c）金属硒化法，将铜铟镓金属溅射或电镀成金属膜，然后和Se蒸汽或H2Se反应，Honda soltec和昭和石油使用的是这一方法；接下来的CdS也是化学浴沉积（CBD）；ZnO和Ag都可以用溅射的方法制备。

3、染料敏化太阳能电池（DSSC）

这种电池在实验室研究的很多，但由于稳定性和封装的问题组件生产的还不是很多，因为生产组件还比较少，具体的制备流程就不介绍了。

4、有机聚合物太阳能电池（OPV）

聚合物太阳能电池也是实验室研究的多，商业组件比较少的一类薄膜太阳能电池，有机太阳电池也有正向和反向（inverted）两种结构，上图就是反向的，这里面的每一层都可以用溶液印刷的方法来做，因此OPV是制备技术成本较低的，只需要像印刷报纸一样卷对卷（roll to roll）印刷就可以了。但是由于OPV效率较低，材料的稳定性差，封装材料昂贵，暂时还没有获得太大的市场份额。

薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。