CIGS薄膜太陽電池產業(yè)化分析報告

1、CIGS薄膜太陽電池產業(yè)化分析報告1、 CIGS薄膜太陽電池實驗研究發(fā)展歷程自1976年美國Maine州大學首次開發(fā)出轉換效率6.6%的CIS薄膜太陽電池以后1，CIGS薄膜太陽電池由于具有成本低、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)越的綜合性能，開始受到人們的普遍重視，發(fā)展迅速，成為國際光伏界的研究熱點,被認為是薄膜電池中最有發(fā)展前景的光伏材料之一。它具有以下突出優(yōu)點：(1)CIS薄膜的禁帶寬度一般為1.04eV，通過摻入適量的Ga替代部分In，成為CuIn1-xGaxSe2混溶晶體，薄膜的禁帶寬度可在1.041.67eV范圍內調整，這就為太陽電池最佳帶隙的優(yōu)化提供了新的途徑；(2)是一種直接帶隙材料，光吸

2、收率達105/cm量級，電池厚度1微米就可以將90%以上的入射光子吸收，降低了昂貴的材料消耗，最適于太陽電池薄膜化；(3)抗輻射能力強，用作空間電源具有很強的競爭力；(4)轉換效率高。在NREL2008 年發(fā)布的報告中，具有常規(guī)結構以玻璃為襯底的小面積 CIGS 電池效率已經達到19.92(5)電池性能穩(wěn)定，無衰退性。美國波音航空公司曾經制備91cm2的CIS組件經100MW/cm2光照7900小時后發(fā)現電池效率沒有任何衰減3；(6)技術成熟后，制造成本約是晶體硅太陽電池的二分之一到三分之一，能量償還時間在一年之內，遠低于晶體硅太陽電池；(7)玻璃襯底中的Na效應。在CIGS薄膜中微量的Na可

3、以顯著的提高電池的轉換效率和成品率，因此使用堿石灰玻璃（soda-lime glass，簡稱SLG）作為CIGS的襯底，除了成本低、膨脹系數接近外，還有Na摻雜的考慮。1.1 國際研究狀況1.1.1 小面積玻璃襯底CIGS太陽電池雖然CIGS電池起步比較晚，但是經過20多年的發(fā)展小面積單結電池轉換效率提高迅速。1982年Boeing公司采用蒸發(fā)法制備出的電池效率首次超過10%4。1983年ARCO Solar提出了硒化法，并于1988年制備出了轉換效率11.1%的CIS電池5。1993年EuroCIS采用CdS/ Cu(In,Ga)Se2結構制備出的電池效率超過了15%6。1994年美國NRE

4、L（National Renewable Energy Laboratory）提出了共蒸發(fā)三步法，制備出了全面積轉換效率16.8%7的電池。這之后NREL一路領跑，分別于1996年、1999年、2003年制備出了轉換效率17.7%5、18.8%7、和19.2%8的CIGS電池，均創(chuàng)造了當時的最高轉換效率記錄。2008年NREL更是將效率提高至19.92。圖1給出的是實驗室制備CIGS薄膜電池效率發(fā)展曲線圖。圖1 實驗室制備的薄膜電池效率91.1.2 柔性襯底小面積CIGS電池柔性襯底主要指不銹鋼、鉬、鈦、鋁和銅等金屬箔材料及聚酰亞胺等柔性材料。美國、日本和德國的研究機構在柔性金屬CIGS電池研

5、究方面處于領先水平。表1 列出了目前的各種金屬襯底CIGS電池的最高效率。美國國家可再生能源實驗室（NREL）研制的小面積不銹鋼電池的最高轉換效率達到了17.5 10 ，是柔性襯底CIGS 電池的世界記錄。表1 不同柔性金屬襯底 CIGS 太陽電池的研究水平（AM1.5）柔性襯底轉換效率（）吸收層制備技術研制單位SS17.5CIGS（共蒸發(fā)）NRELMo11.7CIGS（氧化物預制層，硒化）IEST11Cu9.0CIGS（電沉積預制層，硒化）CIS Solartechik12Ti16.2CIGS（共蒸發(fā)）HMI13Al6.6共蒸發(fā)CIGSETH141.2 國內研究狀況我國于2001 年將 CI

6、S 薄膜太陽電池列入國家“十五863”重點項目，在天津市建立銅銦硒太陽能薄膜電池試驗平臺和中試線，由南開大學承擔。該項目的成功運作將為我國CIS 薄膜太陽電池的產業(yè)化發(fā)展，乃至為國內CIS 薄膜太陽電池的發(fā)展奠定堅實的基礎。目前，采用三步法蒸發(fā)沉積制備的小面積電池(0.92cm 2 )最高效率為 14.1%，小組件(約 10cm 2 )效率為 8%，不銹鋼襯底電池最高轉換效率 10%，聚酰亞胺襯底電池最高轉換效率 9.7%,均在國內處于領先水平。目前國內從事 CIGS 薄膜太陽電池研究的單位除了較有影響的南開大學外，清華大學、中國科技大學、浙江大學、武漢理工大學、桂林工學院等也紛紛開展 CIG

7、S 太陽電池的研究工作，研究工作除了傳統(tǒng)的共蒸發(fā)法、濺射硒化法外，還涉及到有望大幅度削減生產成本的電化學法電沉積法，但是眼下還未有突破性研究進展。2、CIGS產業(yè)化發(fā)展狀況2.1 CIGS產業(yè)化發(fā)展歷程CIGS電池具有很好的商業(yè)前景，許多國際研究機構和商業(yè)公司很早就投入實驗研究，因而CIGS組件在全球范圍內得到了穩(wěn)步的發(fā)展，特別是日本和歐美在CIGS太陽電池的研究方面投入了大量的人力和物力，進展相當快。80年代期間，Boeing和ARCO Solar在CIGS走向產業(yè)化方面做出了大量貢獻。兩個公司分別采用兩種不同的工藝技術沉積CIGS薄膜，即蒸發(fā)法和金屬預制層濺射后硒化法，這也是目前世界上獲得

8、高效CIGS電池組件最常用的兩種方法。CIS的商業(yè)化生產首先由西門子公司（前身ARCO Solar，后來轉為Shell Solar）在90年代初實現。2.1.1 CIGS組件日本Showa Shell和松下電器分別以濺射后硒化工藝和共蒸發(fā)工藝進行研究。其中的Showa Shell在02年8月制備的ZnO/Zn（O，S，OH）x/CIGS結構的組件，由4片面積900cm2的電池串聯(lián)而成，更是獲得了13.4%的效率15，并建成了10kW的中試線。美國則是以NREL為中心進行研究，以Global Solar Energy（GSE）和Shell Solar為主進行產業(yè)開發(fā)。Shell Solar公司也

9、是采用濺射后硒化工藝，99年其生產的40w輸出功率的組件創(chuàng)造了12.1%的當時最高效率，03年Shell Solar再接再厲，不但將成品率提升至85%，64.8w輸出功率的組件效率也升至了13.1%16，效率穩(wěn)定在11%-11.5%之間。德國則以Wurth Solar、ZSW、Johanna Solar等為代表進行產業(yè)研發(fā)，Wurth Solar公司采用的是Cu、In、Ga、Se共蒸發(fā)，然后二次硒化的工藝，平均效率已經達到8%以上，02年末產量達1.2MW，生產能力3MW/年，03年1.2×0.6m2組件最高效率接近12%17。ZSW制備的基板面積30×30cm2的的組件也

10、取得了可喜的成績。Johanna Solar與南非Johannesburg大學合作，采用濺射后硒化再硫化工藝，100×30cm2襯底包含60片CIGS電池，組件效率達到14.7±1.2 18,是目前為止采用濺射后硒化工藝獲得的效率最高的CIGS組件。除此以外，03年瑞典的Uppsala大學研制的16cm2小型CIGS太陽電池組件效率也達到16.6%19。法國的Taunier等人采用電沉積的方法制備的30×30cm2組件效率平均在6%-7%。表2給出大面積CIGS薄膜的研究進展。表2 大面積CIGS薄膜的研究進展2.1.2 柔性襯底CIGS組件柔性光伏組件的中試和產

11、業(yè)化已經取得了令人矚目的發(fā)展。IEC 和Solarion 均使用卷卷工藝沉積吸收層。IEC 使用兩步法工藝：首先沉積富Cu層，時間大約為32min。接著沉積InGaSe 層，時間是12 分。在整個過程中，In、Ga 的流量保持一致，所以不存在梯度帶隙。而 Solarion 公司采用離子束輔助共蒸發(fā)（Ionassisted coevaporation）技術制備的20×20cm2聚酰亞胺薄膜（PI） 襯底CIGS薄膜電池最高轉換效率達到了8，平均效率5，在大面積柔性PI 襯底CIGS 薄膜研究領域處于領先地位。美國Global Solar公司采用不銹鋼襯底，30×120cm2面

12、積上電池效率達到10.7，平均效率820。2.2 CIGS產業(yè)化技術特點及存在問題CIGS電池的吸收層銅銦鎵硒薄膜是一種多元化合物多晶半導體材料，元素配比是決定材料性能的主要因素，它的典型結構如圖2所示。由于元素成分多、結構復雜，工藝中某一項參數略有偏差，則材料的電學性能和光學性能變化很大，制備過程難于控制。因此，CIGS薄膜是電池的核心材料，制備它的工藝技術方法即為它的技術路線。CIGS薄膜的制備技術有很多種，包括蒸發(fā)法、濺射后硒化法和混和法 、分子束外延、電化學、微粒沉積技術、脈沖電子束沉積（閃蒸法）、激光沉積等。但實現商業(yè)化大規(guī)模生產的制備技術只有蒸發(fā)法、濺射后硒化法和混合法。CBD法沉

13、積緩沖層CdS濺射窗口層i-ZnO濺射后硒化與共蒸發(fā)吸收層Cu(In,Ga)Se2蒸發(fā)上電極Al濺射背電極Mo濺射減反射層MgF2陽光玻璃襯底或柔性襯底濺射窗口層ZnO:Al圖2 CIGS薄膜太陽電池典型結構硒化法適合大規(guī)模生產，比較普遍，包括硒化氫硒化和固態(tài)源硒化，硒化后也可增加硫化過程，最終形成滿足配比要求的CIGSSe多晶薄膜。金屬預制層成膜方法有濺射、蒸發(fā)和電沉積等等，一般采用濺射方法。濺射金屬預制層可以保證大面積薄膜的均勻性，金屬元素的配比可以通過控制濺射速率和濺射時間實現對薄膜厚度和元素比例的精確控制。難點主要集中在后硒化工藝，如硒氣氛的氣流、襯底加熱器的分布和過程控制等。最初由西

14、門子公司創(chuàng)造并發(fā)展的這一技術路線被業(yè)內人士稱為最成熟技術路線。美國Shell Solar Industries，USA（原西門子公司）CIS太陽電池3MW生產線，采用濺射后硒化技術制造的60cm×90cm銅銦硒太陽電池組建轉換效率達13.1（有效面積），輸出功率為65Wp；日本Showa Shell研發(fā)中心中試生產線采用“濺射后硒化”技術制備銅銦硒集成電池組件30cm×30cm，最高轉換效率達14.2，30cm×120cm組件效率最高達到13；利用這一技術2007年建立20MW生產線。硒化技術特點是能源消耗小，工藝過程容易控制，但該技術路線的問題是H2Se 屬于有

15、毒危險氣體，此外制備CIGS薄膜時間長，設備比較龐大，原料消耗和生產設備成本高于蒸發(fā)法技術路線，但較易實現元素的精確配比和大面積均勻性，其技術難度要低于共蒸發(fā)法。蒸發(fā)法是由美國boeing公司發(fā)展起來的，其特點是薄膜材料晶相結構好，各個元素比例可以在蒸發(fā)過程中調節(jié)，特別是通過調節(jié)Ga元素在吸收層縱向分布來實現禁帶寬度梯度結構較為容易。這種技術生產周期短，節(jié)省貴重金屬材料，設備緊湊成本低，是大規(guī)模生產銅銦鎵硒薄膜太陽電池很有發(fā)展前景的技術路線。但技術難點是要求每種元素蒸發(fā)速率及蒸發(fā)量要精確控制，實現工業(yè)化還需要保證大面積沉積的均勻性，因而“多元線型蒸發(fā)源連續(xù)沉積大面積CIGS薄膜設備”和工藝技術

16、是制備CIGS薄膜材料國際上最尖端技術，目前只有德國ZSW中心開發(fā)出來并用于Wuerth Solar生產線，2003年生產CIGS電池組件10 000片，約420kWp，2004年在第二條1.3MWp中試線上（基片寬60cm）生產120cm×60cm組件的最高效率為13.0，平均效率達到11.5，產量的80超過平均值（按總面積算），有效面積的平均效率達到12.3，成為大面積中效率最高的薄膜太陽電池，也是薄膜太陽電池生產線的世界記錄，目前已經超過濺射后硒化方法，2007年建成單機年產15MW生產線。蒸發(fā)法技術難度較高，生產過程控制難度大，優(yōu)點是不使用H2Se 有毒氣體。固態(tài)源硒化法工藝

17、簡單，成本低，不使用H2Se 氣體，但技術還不成熟。分步蒸發(fā)法可使元素分布產生梯度效果，而且薄膜晶相結構好，但沉積大面積CIGS薄膜時要求Cu、In、Ga、Se為線性蒸發(fā)源，由于蒸發(fā)金屬Cu的線性蒸發(fā)源溫度要達到1200度以上，蒸發(fā)源材料和結構在如此高的溫度實現困難，而且也很難達到其控制精度和穩(wěn)定性。美國EPV公司采用In、Ga、和Se由線性源蒸發(fā)與Cu濺射后硒化的混合法制備大面積銅銦鎵硒薄膜，稱為“混合法沉積技術”，2004年研制的3 454cm2面積的組件效率達到7.5。2.3 CIGS產業(yè)化優(yōu)勢及存在問題2.3.1 CIGS產業(yè)與晶體硅電池產業(yè)相比優(yōu)勢所在CIGS薄膜太陽電池組件具有很多

18、晶體硅太陽電池不可比擬的優(yōu)勢，綜述如下：1、 CIGSSe 薄膜太陽電池原材料避開了緊缺的晶體硅，雖然銦的儲量有限，但是每1MWCIGS銦的使用量為50kg，2006年全世界銦的產量為1016噸，保守估計當產量達到1GW時才會出現銦短缺，而目前世界上CIGS的產量不到10MW；另一方面，CIGSSe 薄膜太陽電池只有2 微米厚度，與晶硅電池200 微米厚度相比，材料消耗很小。2、 CIGS 薄膜是一種直接帶隙半導體材料，其重要特性是能隙可通過Ga 摻入量進行調節(jié)。CIGS材料禁帶寬度可以在1.04eV1.65eV 間變化，非常適合調整和優(yōu)化材料的禁帶寬度，使CIGS 薄膜太陽電池具有最佳的光學

19、能隙。CIGS薄膜材料對可見光的吸收系數是薄膜電池中最高的， 達到105/cm，適合于電池結構薄膜化。這些優(yōu)勢使CIGS薄膜電池成為轉換效率最高的薄膜電池。3、 CIGS 薄膜太陽電池使用廉價普通玻璃做襯底，采用濺射預制層后硒化技術，原材料耗損量小，材料成本只有晶體硅電池的一半，而能源消耗不到晶體硅電池的三分之一。生產過程以常溫為主，只有擴散過程采用約500 度高溫，但也遠低于晶體硅的900 度，對大規(guī)模工業(yè)生產而言，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢非常明顯。4、 在規(guī)?；a的太陽電池中，CIGSSe 薄膜太陽電池的同功率組件發(fā)電量是最高的，也就是能量回收期最短。根據德國研究機構的測試，CIGS薄膜太陽電池能

20、量回收期只有一年，非晶硅薄膜太陽電池的能量回收期約是1 年半，晶體硅太陽電池組件則是2 年以上。5、 適用范圍廣是CIGS 薄膜太陽電池競爭優(yōu)勢的另一個體現。該電池能適應高溫、宇宙射線輻射、特殊氣象條件等惡劣環(huán)境，長期穩(wěn)定性是各種電池中最好的。美國Boeing 公司對CIS 薄膜太陽電池做過電子與質子輻照、溫度交變、振動、加速度沖擊等試驗，經過地面考核試驗的電池裝在衛(wèi)星上在空間運行一年，證明抗輻射性能好，而且光電轉換效率幾乎無衰退，在空間電源方面具有很強的競爭力。6、 CIGSSe 薄膜太陽電池使用過程中熱斑效應小，在陰天、太陽初升或西斜等小角度入射等情況下仍然具有良好的發(fā)電性能，而晶硅電池在

21、弱光或光線小角度入射情況下發(fā)電能力急劇下降。在強烈陽光照射下，由于溫度上升，晶硅太陽電池溫度效應明顯，功率溫度系數約為-0.3%/，而CIGS薄膜太陽電池功率溫度系數只有晶硅電池的一半左右。7、 CIGS 薄膜太陽電池組件采用激光切割濺射透明導電膜方式聯(lián)接，與晶體硅電池片焊帶聯(lián)接方式相比，可靠性高，碎片率更低，適合大規(guī)模自動化流水線生產，生產效率高，成品率高，產品性能穩(wěn)定。8、 近幾年來，客戶對太陽能電池外觀、重量、安裝條件、運輸是否方便等方面都提出了更高的要求。CIGS 薄膜太陽電池組件具有外形美觀、重量輕、運輸成本低、安裝方便等優(yōu)點。晶硅太陽電池組件的單瓦重量為0.18 公斤，而CIGS薄

22、膜太陽電池組件單瓦重量只有0.11 公斤。9、 CIGS薄膜太陽電池組件輔助材料供應充足，晶體硅電池背膜TPT 由于有美國杜邦的專利限制，市場供應緊張，價格畸高。CIGS薄膜太陽電池組件不使用TPT 背膜，同時EVA 膠膜的使用量也降低一半，即降低了成本，又規(guī)避了原料緊缺問題。2.3.2 CIGS產業(yè)與其余薄膜電池產業(yè)的比較CdTe 太陽電池是從七十年代后期研制并發(fā)展起來的，電池結構和生產工藝較為簡單。但作為核心層的CdTe半導體薄膜主要成分是“特別有毒”的重金屬鎘，可能造成環(huán)境污染。因此，此項技術市場前景不佳。僅有的幾家公司生產的組件效率一般在6%9.5%之，該類產品目前的市場占有率約1.1

23、%。根據專業(yè)光伏市場研究報及市場調研告可以發(fā)現，非晶硅薄膜電池技術獲得的評價很低，原因在于它的轉換效率低而且穩(wěn)定性不好。雖然非晶硅/微晶硅疊層技術顯示了令人興奮的發(fā)展前景，但該技術從實驗室階段向產業(yè)化階段轉化的過程中遇到了很大的困難，例如無法徹底解決太陽電池的光致衰退現象、大面積鍍膜不均勻等問題，且目前光伏市場上尚無采用此技術的成熟產品。而CIGS薄膜太陽電池是光伏市場上目前唯一能達到多晶硅和單晶硅電池效率的薄膜電池產品，市場接受度很高。目前，由于缺少高效率薄膜電池產品，部分用戶被迫選擇了具有高污染風險的CdTe太陽電池產品。各種薄膜太陽電池產品的比較如圖3所示。圖3 各種薄膜太陽電池技術比較

24、CIGS電池的主要優(yōu)勢是高效率、高穩(wěn)定性、低能耗，外表美觀。 缺點在于技術難度高、設備昂貴、電池面積較小。產業(yè)化特點是高技術、高投入、高回報、高風險。存在的問題是原材料In儲量有限，2050年以后可能出現原料緊張，另外電池結構中部分材料有毒。CIGS產業(yè)能否降低成本取決于以下五個因素21：1、CIGS吸收層沉積設備的標準化；2、高效率；3、柔性襯底的防潮性能；4、減薄吸收層至1um及以下；5、大面積均勻性。2.3 CIGS產業(yè)化現狀表3給出世界范圍內CIGS的產業(yè)化現狀222324.從表中我們可以看出，CIGS商業(yè)化生產幾乎都集中在歐州、美國和日本，分別有12家、16家、2家，而歐洲又幾乎都集

25、中在德國，主要是由于德國的政策扶持和技術優(yōu)勢。雖然有30幾家公司置身于CIGS產業(yè)，但到目前為止，真正進入市場開發(fā)的只有德國的Wuerth、Surlfulcell，美國的Global Solar Energy，日本的Honda、Showa Solar Shell，美國的Shell Solar在06年已實現3MW的中試開發(fā)并投放市場，目前市場開發(fā)暫時停止，正與加拿大Saint-Gobain合作建設30MW生產線。06年、07年世界CIGS電池組件產能分別為17.5MW、60.5MW,與晶體硅相比差距巨大，在世界光伏市場上占據的份額很小。但隨著晶體硅太陽電池原料短缺的不斷加劇和價格的不斷上漲，很多

26、公司投入巨資，CIGS產業(yè)呈現出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，到2010年，CIGS組件產能將達到969MW，其中歐、美、日本和中國分別貢獻173MW、688MW、88MW、60MW，很多公司將于08年和09年投入生產，CIGS產業(yè)化的瓶頸已被突破。從表中也可以發(fā)現，每個公司的產能基本都在30MW左右，與晶體硅和非晶硅電池廠家動輒幾百MW的產能形成了鮮明的對比，凸顯了CIGS產業(yè)高技術、高投入、高風險、高回報的特點。從表3的工藝一列可以看出，目前商業(yè)化生產的主流技術仍是蒸發(fā)法和硒化法，分別以Wuerth和Shell為代表。幾乎所有公司的前電極和背電極材料都分別為ZnO和Mo，Global Solar的前電極

27、材料為ITO。在所有采用堿石灰玻璃襯底的廠家中，綜合面積和平均效率來看，Wuerth、Shell、Honda、Johanna、Showa Shell Sekeyi、Sulfurcell走在了前列，面積為120×60cm2時平均效率在1012，Johanna公司采用濺射后硒化再硫化工藝，100×30cm2襯底包含60片CIGS電池，組件效率達到14.7±1.2 18,是目前為止采用濺射后硒化工藝獲得的效率最高的CIGS組件。在柔性襯底方面，Global Solar Energy當仁不讓地走在了前面。中國的CIGS產業(yè)遠遠落后于歐美和日本等國，令人振奮的是08年2月，

28、山東孚日光伏科技有限公司（Sunvim Solar）宣布與德國的Johanna合作，獨家引進了中國首條CIGSSe商業(yè)化生產線，年產能60MW，預計09年第三季度投產，使中國加入了CIGS商業(yè)化生產的大家庭。該項目所采用的濺射后硒化生產工藝，技術先進，設備投資小。硒化爐一次可以放入數十片電池，相比共蒸發(fā)法一次一片的生產方式，“濺射金屬預制層再硒化、硫化”法能源消耗很小，更適合大規(guī)模生產，符合國家減排降耗的產業(yè)政策。此外中國銦儲量約占世界2/3，是世界主要的原生銦出口國。目前我國大部分銦材料出口至日本和韓國，僅有少量被國內使用。由于銦材料的特殊性質和稀有性，我國已從2007 年6月開始正式施行銦

29、材料出口配額制，并計劃實施銦材料的國家戰(zhàn)略儲備。那么原來用于出口的銦材料必須要有國內的企業(yè)來使用，因此有理由相信，孚日光伏未來的銦材料供給是有保障的，即使產能擴大到500MW 也不存在任何制約因素。南開大學光電子所在CIGS產業(yè)化方面走在了中國的前列，以國家863計劃為依托，建成了0.3MW中試線，成立了泰陽科技公司。最近安泰股份公司已與德國的一家公司簽約，在德國公司所用有在金屬帶材上采用電鍍法制備銅錮嫁硫太陽能電池技術的基礎上共同合作開發(fā)相關的技術。安泰股份以此為契機介人太陽能電池生產領域。廣西地凱股份有限經過多年的調研和分析，決定與清華大學合作研究開發(fā)CIGS太陽能電池，并最終生產CIGS

30、薄膜太陽能電池，已經投入具有一定強度的研究經費和設備費用。表3 CIGS產業(yè)化現狀公司名稱生產時間產能(2010)06年產能07年產能market工藝襯底面積（cm2）效率max/mean德國Wuerth 2006年冬18M1.5M15M是蒸發(fā)法玻璃120×6013/11.5%Johanna 2007年中期30M硒化后再硫化玻璃121×51(-)/9.4AVANCIS 2008夏季20M濺射/RTP玻璃90×6013/(-)25Solibro2008下半年30M120×60Sulfurcell 2006年2月5M1.5M*是濺射后硫化125×6

31、58.6%26CIS Soalrtechnik計劃中30M電沉積后硒化柔性金屬帶120×6010.41cm2Globar Solar30M蒸發(fā)法Odersun5M電沉積后硒化銅帶11<1cm2Shell Solar120×6013.1/12.2Scheuten Solar5M中試玻璃珠5/cellSolarion蒸發(fā)法10×106.5/cellPvflex 2008中期總量173M3M1.5M美國Shell Solar30M3M硒化法玻璃120×3013/11Asent Solar25M2M蒸發(fā)法柔性塑料Solo Power20MED/(RTP)不

32、銹鋼NanoSolar430MPrint/RTP不銹鋼14.527Daystar10M2M2M濺射/蒸發(fā)玻璃/金屬片10×1016.9<1cm2Global Solar Energy60M1.7M2M是蒸發(fā)法不銹鋼11.1/10Miasole50M5M5M濺射玻璃/不銹鋼9.3<1cm2ISET3MInk/硒化柔性11.9%28Heliovolt20MFASST玻璃/柔性EPV濺射/蒸發(fā)玻璃120×30(-)/7.5ITN/ESSolyndraRESILight SolarDow ChemicalsStion總量648M11.7M11M日本Honda28M2.8

33、M28M是玻璃142×8011.15%/1029Showa Shell Sekeyi60M20M是玻璃120×3014.2/13.8總量88M2.8M48M中國Sunvim60M硒化后再硫化玻璃南開泰陽2.4 CIGS產業(yè)化目標和前景 由于CIGS電池具有與目前主流產品多晶硅太陽能電池接近的效率，具有低成本和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢，并且產業(yè)化的瓶頸已經突破，迎來了其發(fā)展的黃金時期。對于CIGS產業(yè)，短期內應將目標放置于以下幾個方面如：降低成本、擴大產能、提高組件性能和質量、在生產過程及產品中減小對環(huán)境的影響，而在中期內應致力于將大面積組件效率提升至1415。圖4給出20062010

34、年實際和預計的CIGS產量，從圖中可以看出，CIGS產業(yè)正沿著短期內目標飛速前進。圖5是SRA分析的CIGS產業(yè)發(fā)展前景，20082013年期間，CIGS的產量將達到50100MW，效率達到14，而價格低于1.2歐元/瓦；20202030年，CIGS組件效率將達到1618，而價格將低于0.4歐元/瓦，接近常規(guī)電力水平。無庸置疑，CIGS薄膜太陽電池在世界光伏市場這個大舞臺上將扮演著越來越重要的角色。圖4 2006年2010年實際和預計的CIGS產量30圖5 SRA（stratigic research agenda）分析的CIGS發(fā)展前景31參考文獻：1 徐知之，夏文建，黃文良等。CIS薄膜太

35、陽電池研究進展.真空，42（2），13（2006）.2 Ingrid Repins, Miguel A. Contreras, Brian Egaas, Clay DeHart, John Scharf, Craig L.Perkins,Bobby To and Rommel Noufi，Prog. Photovolt: Res. Appl. 2008 16:235239.3 Harin S. Ullal. Polycrystalline Thin-film photovoltaic technologies :progress and technical issues .The 19th E

36、uropean Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, P1843，June 7-11,2004, Paris, France.4 J.R.Tuttle,A.M.Gabor, et al. Proc.1st World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion Waikoloa,HI ,1994 (IEEE) 1942.5 Contreras MA, Egaas B, Ramanathan K, Hiltner J, Swartzlander A, Hasoon F, Noufi R. Pr

37、ogress toward 20% efficiency in Cu(In,Ga)Se2 polycrystalline thin-film solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 1999; 7:311316.6 Prog. Photovolt: Res. Appl. 2003; 11:225230.7 Prog. Photovolt: Res. Appl. 2005; 13:209216.8 Harin S. Ullal. Polycrystalline Thin-film photovoltaic

38、 technologies :progress and technical issues . The 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, P1843，June 7-11,2004, Paris, France.9 3rd World Conference on Phorovolroic Energv Conversion May 11-18, 2003 Osaka, Jopan, 325.10 John R. Tuttle, Aaron Szalaj and James Keane et al.

39、A 15.2% AM0 / 1433 W/KGTHINFILM CU(IN,GA)SE2 SOLAR CELL FOR SPACE APPLICATIONS J. 2000 28thPVSC proceedings, p 10421045.11 Kapur, V.K., Bansal, A., Le, P., et al. Nonvacuum processing of CIGS solar cells onflexible polymeric substrates C. Proceedings of the 3rd World Conference on PhotovoltaicEnergy

40、 Conversion, 2003, pp. 465468.12 Kampmann, A., Rechid, J., Raitzig, et al. Electrodeposition of CIGS on metal substratesC.Mater. Res. Soc. Symp.Proc. vol. 763, 2003, pp. 323328.13 D. Brémaud , D. Rudmann a, M. Kaelin et al. Flexible Cu(In,Ga)Se2 on Al foils and theeffects of Al during chemical

41、bath depositionJ. Thin Solid Films, 2007, 515: 58575861.14 C. Kaufmann, A. Neisser, R. Klenk, R. Scheer. Transfer of Cu(In,Ga)Se2 thin film solarcells to flexible substrates using an in situ process controlJ. Thin Solid Films 2005, 480481:515-519.15 M. Powalla etl. Thin Solid Films 431 432 (2003) 52

42、3533.16 Solar Energy Materials & Solar Cells 75 (2003) 3546.17 Thin Solid Films 480481 (2005) 526531.18 V. Alberts,et al. CIGSSe PILOT FACILITY RESULTS: DRAMATIC DEMONSTRATION OF COMMERCIAL SUCCESS. 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, 4-8 September 2006, Dresden, Germany, 1810-18

43、13.19 Andrew M.Gabor, John R.Tuttle, Michael H.Bode,et al. Solar Energy Materials and Solar Cells, 41/42 (1996) 247-260.20 孫云等。CIGS薄膜太陽電池研究進展。化合物半導體及空間用太陽電池及材料，227232。21 Harin S.Ullal and Bolko von Roedern. Thin-Film CIGS and CdTe Photovoltaic Technologies:Commercialization, Critical Issues, and Applications. 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3-7 September 2007, Milan, Italy, 1926-1929.22 W.G.J.H.M van Sark et al. Analysis of the silicon market: Will