電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文-CIGS太陽(yáng)能電池的優(yōu)化設(shè)計(jì)

CIGS太陽(yáng)能電池的優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)是使太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能成為了可能，太陽(yáng)能電池可以吸收照射在表面的光能，產(chǎn)生電子——空穴對(duì)。光生電子和空穴在內(nèi)建電場(chǎng)的互相作用下產(chǎn)生排斥，不同符號(hào)的電荷聚集在電池的兩端，這樣就產(chǎn)生了“光生電壓”。近年來(lái)興起的CIGS太陽(yáng)電池由于有著轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低、電池性能穩(wěn)定三大突出的特點(diǎn)，成為當(dāng)下研究最為熱門(mén)的太陽(yáng)能電池之一。首先用wxAMPS仿真軟件仿真了低于一個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度下的CIGS層固定高摻雜太陽(yáng)能電池的IV曲線，并將其中的數(shù)據(jù)：開(kāi)路電壓Voc，短路電流Jsc，填充因子FF，效率Effi，串聯(lián)電阻Rs，并聯(lián)電阻Rp都提取出來(lái)。然后用origin9.1畫(huà)圖軟件將其與光照強(qiáng)度的關(guān)系畫(huà)出來(lái)，分析曲線的變化情況，研究各個(gè)參數(shù)對(duì)CIGS太陽(yáng)能電池效率的不同影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其他條件保持一致時(shí)，CdS層高摻雜時(shí)，CIGS太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率比低摻雜時(shí)更高；固定CIGS層比漸變層的太陽(yáng)電池效率更高。關(guān)鍵詞：CIGS太陽(yáng)能電池效率優(yōu)化

目錄第一章緒論 第一章緒論1.1研究背景與意義能源是一個(gè)文明發(fā)展的必要條件，任何生物想要生存都需要能量。從人類(lèi)統(tǒng)治食物鏈頂端依賴(lài)，人類(lèi)文明的發(fā)展都離不開(kāi)能源的發(fā)展。從一開(kāi)始的自然能量，如鉆木取火，節(jié)流灌溉等；到近代的蒸汽動(dòng)力和石油能源。石油能源的開(kāi)采使得人類(lèi)的能源利用邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，能源利用率相比于以前有了質(zhì)的提升。使人類(lèi)能夠進(jìn)行大規(guī)模的能源開(kāi)發(fā)和利用，近現(xiàn)代的一系列科技發(fā)展都離不開(kāi)石油能源的利用。原始人類(lèi)利用火來(lái)取暖，照明，烹煮等等，這是最早的能源利用，將有機(jī)物中的能量利用起來(lái)，分解后產(chǎn)生無(wú)機(jī)物。綠色植物再將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，這些所有的能量均來(lái)自于太陽(yáng)。太陽(yáng)的能量孕育了地球上一切的生命，地球上經(jīng)過(guò)了幾十億年的發(fā)展才通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能量有效的利用了起來(lái)。就連現(xiàn)在我們主要使用的化石燃料，也是幾百萬(wàn)年甚至幾十億年前的植物和動(dòng)物在經(jīng)過(guò)地球環(huán)境巨變之后被埋到了地底，在高壓和高溫的條件下漸漸形成了今天的化石燃料，形式有石油，天然氣等等。但是化石燃料的總量是有限的，總有一天會(huì)消耗殆盡，這是人類(lèi)所必須面對(duì)的局面。隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，人類(lèi)生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，化石燃料的使用已經(jīng)出現(xiàn)危機(jī)。并且化石燃料的大量使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，溫室效應(yīng)正在加劇，沙漠化越來(lái)越嚴(yán)重，這些都是人類(lèi)無(wú)休止的開(kāi)采和使用化石燃料的后果。尋求化石能源的替代品成為了燃眉之急。人們嘗試了多種能源替代，有風(fēng)能，水能，地?zé)崮?，潮汐能，核能和太?yáng)能等等。這些能源都是綠色無(wú)污染而且是取之不盡用之不竭的。風(fēng)能的利用收到多種因素的限制，并且往往只有在特定氣候地區(qū)才能使用，如經(jīng)常刮風(fēng)的地區(qū)。在我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)已經(jīng)建設(shè)了大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，可以進(jìn)一步緩解東部地區(qū)的用電困難。水能也只能在有河流且流量較大的地區(qū)推廣使用，目前最大的水力發(fā)電工程是我國(guó)的三峽工程。截止到2012年，三峽工程已經(jīng)發(fā)電6291.4億千瓦時(shí)，大大減輕了火力發(fā)電等方式對(duì)環(huán)境的破壞。地?zé)崮芎统毕芤捕际艿皆S多限制，并不能成為人類(lèi)的主要能源。核能是非常有前景的新型能源，但是由于當(dāng)前人類(lèi)科技水平有限，到目前為止還很難大規(guī)模的普及推廣核能源。并且世界上只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家掌握了核發(fā)電站的技術(shù)，一旦核電站發(fā)生泄漏事故，將會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生巨大破壞，比較著名的有俄羅斯的切爾諾貝利核電站，至今該地區(qū)周?chē)际俏ｋU(xiǎn)輻射區(qū)，生物無(wú)法生存。2011年日本大地震破壞了福島核電站，核泄漏導(dǎo)致大量周?chē)用窕忌狭税┌Y等輻射病。核能是一把雙刃劍，使用得當(dāng)可以造福人類(lèi)，但是如果使用不當(dāng)，對(duì)人類(lèi)的危害也是觸目驚心的。核電目前只占據(jù)了人類(lèi)使用能源的一小部分。想要使用核能來(lái)徹底代替化石燃料，還有很長(zhǎng)的路要走。與核能相似的還有太陽(yáng)能，可以說(shuō)，地球上所有的能源都是來(lái)自于太陽(yáng)。太陽(yáng)每分鐘向宇宙中發(fā)射出的巨大能量中只有二十二億分之一照射到了地球上，即便如此，這些能量也足夠地球上的生物繁衍生息，一直生存至今了。據(jù)科學(xué)家猜想，存在高級(jí)智慧生命創(chuàng)造的戴森球，將一顆恒星完全包裹起來(lái)，從而百分之百的利用該恒星輻射出的能量，2017年5月末，天文學(xué)家觀測(cè)到了類(lèi)似戴森球的星體。不過(guò)對(duì)于現(xiàn)階段的人類(lèi)科技水平來(lái)說(shuō)，制造戴森球還差的很遠(yuǎn)。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)發(fā)展迅速，人們生活質(zhì)量提高，對(duì)能源的需求也越來(lái)越大，能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重，人們把目光轉(zhuǎn)向了太陽(yáng)能電池的研究。太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)除了有取之不盡用之不竭外，還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何影響，是名副其實(shí)的綠色能源。而且可以將太陽(yáng)能電池板安置在沙漠，屋頂?shù)瓤諘绲貛?，不占用人?lèi)生活空間。此外，太陽(yáng)能電池還具有持續(xù)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在光照充足的地區(qū)。光伏太陽(yáng)能電池是利用光伏效應(yīng)把太陽(yáng)的光能直接的轉(zhuǎn)變成為電能，其原理是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照能量照射到太陽(yáng)電池的表面，會(huì)使半導(dǎo)體中的PN結(jié)中產(chǎn)生電子空穴對(duì)，光子能量的吸收使得電子空穴對(duì)的復(fù)合時(shí)間延長(zhǎng)，從而能夠在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下向兩級(jí)移動(dòng)，這樣就形成了電勢(shì)差，在太陽(yáng)電池的兩級(jí)接上金屬柵線，就可以利用由光能轉(zhuǎn)化而來(lái)的電能了。太陽(yáng)能電池有著無(wú)復(fù)雜部件、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分、無(wú)噪音等的天然優(yōu)勢(shì)，各種高轉(zhuǎn)化率的太陽(yáng)能電池層出不窮，因此,清潔、可再生的新能源的應(yīng)用已成為必然的趨勢(shì)。在高光照的良好條件下，它的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)44.7%，這已經(jīng)非常接近其他方式發(fā)電的效率了。經(jīng)過(guò)多年的研究、技術(shù)開(kāi)發(fā),目前價(jià)格下降、性能提高,已經(jīng)達(dá)到了應(yīng)用普及的階段。CISG薄膜太陽(yáng)能電池由于其比較與其他太陽(yáng)能電池的光譜吸收范圍大，使用持續(xù)性好等等特點(diǎn)，是目前光電轉(zhuǎn)換效率最高，普及推廣最深遠(yuǎn)的薄膜電池，其優(yōu)勢(shì)有以下幾個(gè)方面：（1）光吸收能力強(qiáng)。CIGS薄膜太陽(yáng)能電池是根據(jù)上一代的銅銦硒研發(fā)而來(lái)的，通過(guò)改變Ga的百分比，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)能做到CIGS的禁帶寬度在1.04-1.67eV的范圍內(nèi)不間斷變化，以得到所需要的吸收層材料。（2）節(jié)省原料成本。CIGS材料可吸收的光譜范圍非常的廣，在同樣的入射光譜光照條件下，CIGS太陽(yáng)電池會(huì)有更多的光子吸收，從而轉(zhuǎn)化出的電能也更多。而硅基薄膜只有厚度在大于200μm時(shí)才能發(fā)揮其應(yīng)有的性能。但要達(dá)到相同的功效CIGS薄膜只需要2-4μm的厚度。（3）轉(zhuǎn)換效率高。德國(guó)Manz集團(tuán)制造的薄膜太陽(yáng)能電池效率為21.7%，比多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率高了1.3%。（4）持續(xù)工作穩(wěn)定性好。西門(mén)子公司的CIGS電池在室外使用了7年，還是保持著很高的穩(wěn)定性。最近幾年，日本ShowaShell公司對(duì)11kw的CIGS電池方陣在室外做了長(zhǎng)達(dá)三年的持續(xù)測(cè)試，最終發(fā)現(xiàn)CIGS組件的效率并無(wú)減小，從而其創(chuàng)造的價(jià)值很快就超過(guò)了制造設(shè)備的成本。（5）弱光下的轉(zhuǎn)換效率降低不明顯。在太陽(yáng)光較弱的情況下，依然可以保持較高的光電轉(zhuǎn)換效率，所以相比于其他電池有著更長(zhǎng)的工作時(shí)間，使得CIGS薄膜電池可以應(yīng)用到更多的實(shí)際工程當(dāng)中。1.2CIGS太陽(yáng)能電池發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀1.2.1發(fā)展歷史：二十世紀(jì)70年代貝爾實(shí)驗(yàn)室的雪莉等人做了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證了三元黃銅礦半導(dǎo)體CIS的生長(zhǎng)過(guò)程、導(dǎo)電性等等特性，并且研究了其用來(lái)制作光電探測(cè)器的功能。1974年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)格等人利用單晶ClS研制出了效率可觀的太陽(yáng)能電池，但是在工藝制備流程當(dāng)中存在著許多問(wèn)題，這制約了單晶ClS電池的后續(xù)發(fā)展。1976年，卡梅斯基等人研究設(shè)計(jì)并成功制備出了人類(lèi)歷史上第一個(gè)ClS薄膜太陽(yáng)能電池。80年代初，波音實(shí)驗(yàn)室聲稱(chēng)他們制備出了的高效CIS薄膜電池光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)了9.4%。80年代期間，ARCO的研究人員發(fā)明了雙步工藝，也就是金屬預(yù)置層后硒化方法。具體做法是先濺射沉積Cu、In層，接著再在H２Se中快速退火反應(yīng)生成CIS薄膜，用此種方法制備的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率也高達(dá)10%。1994年，瑞典皇家科學(xué)家研發(fā)出了大小僅為0.4cm2但是光電轉(zhuǎn)換效率卻高達(dá)17.6%的ClS薄膜電池。2008年，美國(guó)再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）研究出了新一代CIGS電池，通常認(rèn)為這一代便是當(dāng)代CIGS太陽(yáng)能電池的雛形。2010年，德國(guó)太陽(yáng)能和氫能研究中心（ZSW）研發(fā)出的CIGS太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率有了質(zhì)的飛躍。他們使用共蒸法所制備CIGS電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了20.3%，用這種方法制作的CIGS薄膜電池的效率追上了當(dāng)時(shí)仍舊占據(jù)大片市場(chǎng)的多晶硅太陽(yáng)能電池的效率，兩者的差距只有不到0.1%。1.2.2研究現(xiàn)狀：2013年，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（EMPA）制備出了當(dāng)時(shí)世界上最高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池，也就是柔性沉底銅銦鎵硒CIGS太陽(yáng)能光伏電池，效率可達(dá)20.4%之高?？紤]到生產(chǎn)成本以及實(shí)際工業(yè)技術(shù)的支持，在實(shí)際量產(chǎn)中的轉(zhuǎn)換效率比實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)低。2017年，CIGS太陽(yáng)能薄膜電池組件已經(jīng)成熟應(yīng)用于大型地面電站，屋頂光伏電站，光伏建筑一體化項(xiàng)目等等。預(yù)計(jì)到2018年，CIGS太陽(yáng)能電池將據(jù)有光伏產(chǎn)業(yè)40%以上的份額。然而，影響CIGS薄膜太陽(yáng)能電池推廣普及和大量生產(chǎn)的主要問(wèn)題是，制備太陽(yáng)電池的材料含有劇毒元素Cd及稀散元素In、Ga和Se。目前主要的工作是尋找新材料和新方法來(lái)解決有毒材料對(duì)人體的傷害，對(duì)環(huán)境的污染。1.3本文主要研究?jī)?nèi)容第一章介紹了課題研究的意義所在和研究的內(nèi)容概括，主要介紹了CIGS太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。第二章先簡(jiǎn)單了解了CIGS太陽(yáng)電池的特點(diǎn)、分類(lèi)和構(gòu)造，介紹了太陽(yáng)能電池的等效電路模型，最后對(duì)太陽(yáng)電池光能與電能之間的轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行了說(shuō)明。第三章介紹了CIGS太陽(yáng)能電池的基本參數(shù)，太陽(yáng)電池的等效電路模型和開(kāi)路電壓、短路電流、最大功率等特性參數(shù)，以及影響電池效率的幾個(gè)主要因素。第四章通過(guò)wxAMPS軟件仿真研究了CIGS太陽(yáng)電池在低光照強(qiáng)度下的光電轉(zhuǎn)換效率，以及光照強(qiáng)度對(duì)于CIGS太陽(yáng)能電池的參數(shù)影響，并總結(jié)其變化規(guī)律，研究變化趨勢(shì)的原因所在。使用origin9.1畫(huà)圖軟件將之前仿真結(jié)果中提取的數(shù)據(jù)畫(huà)圖。分別畫(huà)出在低光照強(qiáng)度下開(kāi)路電壓Voc，短路電流Jsc，填充因子FF，效率Effi，串聯(lián)電阻Rs，并聯(lián)電阻Rp等參數(shù)對(duì)太陽(yáng)電池輸出特性的影響。第五章總結(jié)與展望。第二章太陽(yáng)能電池基本原理2.1CIGS薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及工作原理CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的基本組成由7層薄膜構(gòu)成：從襯底到受光面依次是基板，然后是金屬鉬(Mo)背電極層，接下來(lái)是CIGS吸收層，50nm的硫化鋅(ZnS)緩沖層，本征氧化鋅(ZnO)層，厚度一般為50nm，0.5-1.5μm的透明電極和0.1μm的氟化鎂(MgF2)薄膜減反射層。CIGS是最主要的吸光材料，本設(shè)計(jì)主要研究此層對(duì)電池效率的影響。上邊幾層主要起減少反射，增加入射光子等作用。近年來(lái)，CIGS太陽(yáng)能電池的發(fā)展速度令人咂舌，出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)的CIGS電池，本設(shè)計(jì)研究的是單層固定CIGS，以及漸變CIGS層。光生載流子主要在p型半導(dǎo)體中生成，所以吸收層一般較厚；而ZnS則作為n型區(qū)，一般比較薄。圖2.1CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的基本工作原理為愛(ài)因斯坦提出的光電效應(yīng)，其中最主要的部分是p-n結(jié)。其中，以CIGS薄膜作為P型區(qū)，以ZnS、i-ZnO、TCO薄膜共同構(gòu)成n型區(qū)。CIGS太陽(yáng)能電池中的p-n結(jié)歸類(lèi)為異質(zhì)結(jié)，其形成原理主要是p型半導(dǎo)體CIGS薄膜的空穴與n型區(qū)半導(dǎo)體的電子發(fā)生擴(kuò)散，留下來(lái)了受主離子，把這一空間稱(chēng)為空間電荷區(qū)。結(jié)果就是出現(xiàn)了一個(gè)靜電場(chǎng)E，從n型區(qū)指向P型區(qū)，使得空穴與電子無(wú)法再繼續(xù)相互擴(kuò)散，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)平衡。該電場(chǎng)E稱(chēng)為內(nèi)建場(chǎng)，內(nèi)建場(chǎng)使得所產(chǎn)生的空穴-電子對(duì)有了互相排斥的作用力。同時(shí)，電場(chǎng)E會(huì)使得P型區(qū)的費(fèi)米能級(jí)向上，n型區(qū)的費(fèi)米能級(jí)向下，最后兩者移動(dòng)到同一數(shù)值，形成p-n結(jié)處在同一等級(jí)的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。p-n結(jié)的勢(shì)差高度eVzp就是P型區(qū)和n型區(qū)的費(fèi)來(lái)能級(jí)之差，開(kāi)路電壓即取決于此能級(jí)之差。當(dāng)光子注入到其中時(shí)，如果光子的能量比CIGS薄膜禁帶寬度要高的，那么光子將被吸收掉并產(chǎn)生空穴-電子對(duì)。在內(nèi)建場(chǎng)中出現(xiàn)的空穴-電子對(duì)將會(huì)分離開(kāi)來(lái)。電子會(huì)移至n型區(qū)，空穴會(huì)移至P型區(qū)，從而產(chǎn)生了光電流。CIS屬于直接帶隙材料，Cu(In,Ga,Al)Se2,其帶隙在1.02eV-2.7eV領(lǐng)域內(nèi)變化，其中包含了整個(gè)可見(jiàn)太陽(yáng)光譜。通過(guò)調(diào)整In/Ga含量之比可以讓CIGS材料的帶隙范圍在1.0~l.7eV內(nèi)變化，CIGS的帶隙值可以由以下公式計(jì)算，（2.1）x是Ga的含量，b=0.15~0.24eV。當(dāng)x=Ga/(Ga+In)<0.3時(shí)，隨著x的增加，Eg增加，Voc也增加;x=0.3時(shí)CIGS的帶隙為1.2eV;在x>0.3時(shí)，隨著x的增加，Eg會(huì)減小，Voc也會(huì)減小。在x=0.28時(shí)，半導(dǎo)體材料有著最小程度的缺陷，電池效率最高。2.2太陽(yáng)能電池分類(lèi)迄今為止，人們已研究了100多種太陽(yáng)能電池，由于種類(lèi)繁多，可以有多種分類(lèi)方法。按照基體材料分類(lèi)，如圖2.2所示：圖2.2太陽(yáng)電池的分類(lèi)2.2.1硅太陽(yáng)能電池硅太陽(yáng)電池是指以硅作為基礎(chǔ)材料的太陽(yáng)能電池。目前太陽(yáng)電池應(yīng)用最多的材料就是硅，包括有以下三種電池：(1) 單晶硅太陽(yáng)電池單晶硅太陽(yáng)電池是最先受到研究人員注意的太陽(yáng)能電池，所以單晶硅材料應(yīng)用的最為廣泛。其基礎(chǔ)構(gòu)成是以單晶硅片作為基片。電阻率一般為1~3Ω/cm，厚度一般為200~300μm。單晶硅材料有很多都是由來(lái)自半導(dǎo)體工業(yè)的不合格品中得到，因此部分廠家制作太陽(yáng)能電池的硅片厚度有0.5~0.7mm之厚，而這些硅片的性能也還是可以滿(mǎn)足要求，用來(lái)制作太陽(yáng)能電池也能夠取得較高轉(zhuǎn)化率的效果，并且一般能達(dá)到15%以上的轉(zhuǎn)換效率，這也是為什么單晶硅太陽(yáng)電池有如此之高的性能的原因。單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率很高，但是其缺點(diǎn)是大規(guī)模商業(yè)化成本相應(yīng)也略高，制作工藝相對(duì)復(fù)雜。一般很少用于居民自用或者企業(yè)使用，在光伏電站應(yīng)用較多，尤其是航空器電源和聚焦太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。(2) 多晶硅太陽(yáng)電池多晶硅太陽(yáng)電池是用高純硅制成的，是用熔化后澆鑄成正方形的硅錠，切成薄片然后做成太陽(yáng)能電池片，拉成單晶即為單晶硅太陽(yáng)電池。多晶硅太陽(yáng)能電池的表面不像單晶硅電池那樣均勻一致，用肉眼不是很容易辨認(rèn)。多晶硅片在晶粒界面(晶界)處的反射率較高，導(dǎo)致入射光子相比于單晶硅電池較少，因此大多數(shù)單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率都要比多晶硅太陽(yáng)能電池高，大規(guī)模生產(chǎn)的商業(yè)化成品的多晶硅電池的效率一般為13%~15%。另外，多晶硅太陽(yáng)能電池的其他性質(zhì)也不如單晶硅太陽(yáng)能電池，比如電學(xué)、力學(xué)和光學(xué)性能的一致性等等。在多晶硅之中，通常會(huì)存在著高密度的缺陷以及晶界、位錯(cuò)、碳以及過(guò)渡金屬鐵之類(lèi)的高濃度雜質(zhì)。但其優(yōu)點(diǎn)是制作成本要比后者偏低一些，且制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，推廣普及起來(lái)要容易得多。多晶硅太陽(yáng)電池的電池片為正方片，其填充率可以達(dá)到較高的水平。由于生產(chǎn)工藝相對(duì)其他電池比較簡(jiǎn)單，用相對(duì)較低的成本就能生產(chǎn)出光電轉(zhuǎn)化效率可觀的太陽(yáng)電池，所以使得多晶硅電池的推廣和普及成為了可能，現(xiàn)如今多晶硅太陽(yáng)能電池在商業(yè)化生產(chǎn)中擁有著最高的產(chǎn)量。多晶硅太陽(yáng)能電池的性能非常穩(wěn)定，光伏電站建設(shè)中多晶硅太陽(yáng)電池的應(yīng)用較多，比如屋頂光電系統(tǒng)等。由于不同晶體表面晶向不同，其散射強(qiáng)度不盡相同，多晶硅太陽(yáng)能電池可產(chǎn)生不同的顏色。通過(guò)改變氮化硅減反射膜的厚度等，可使多晶硅太陽(yáng)能電池呈現(xiàn)出不同的顏色，如金色、綠色等，根據(jù)此特點(diǎn)，多晶硅太陽(yáng)能電池可以用來(lái)作為裝飾效果，比如作為節(jié)日彩燈和建筑燈光使用。(3) 非晶硅太陽(yáng)電池非晶硅電池一般具有PIN結(jié)構(gòu)，非晶硅電池厚度較低，使得制造成本極為低廉，又因?yàn)槠湓谳^低溫度下就可以分解沉積，制作時(shí)消耗能量少，可以大規(guī)模生產(chǎn)。但是，非晶硅電池材料有很多缺點(diǎn)，比如以懸鍵為代表的缺陷太多，導(dǎo)致非晶硅太陽(yáng)電池在持續(xù)的光照條件下的效率會(huì)變?yōu)槠鸪醯乃姆种?，所以一般非晶硅電池的壽命都不?huì)太長(zhǎng)。還有就是材料的帶隙較寬，載流子的復(fù)合幾率大等問(wèn)題，這導(dǎo)致了電池效率相對(duì)于其他太陽(yáng)電池低了許多。非晶硅材料會(huì)引發(fā)光致衰減效應(yīng)，所以其穩(wěn)定性很低，還不能作為電力電源大量使用，是處于研發(fā)完善階段的一種太陽(yáng)電池。2.2.2無(wú)機(jī)化合物太陽(yáng)電池化合物太陽(yáng)電池是指用化合物半導(dǎo)體為主要材料制成的太陽(yáng)電池，目前普及比較廣泛的有以下幾種：(1) 單晶化合物太陽(yáng)電池單晶化合物太陽(yáng)電池是指以單晶化合物半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)電池，主要是砷化鎵(GaAs)太陽(yáng)電池。砷化鎵的能帶間隙為1.4eV，制作成太陽(yáng)能電池的性能非常優(yōu)秀，是單結(jié)電池中效率最高的電池。但是砷化鎵電池的生產(chǎn)成本一直居高不下，而且砷是對(duì)人體有害的元素，所以砷化鎵太陽(yáng)能電池的推廣遇到了很大程度上的制約。(2) 多晶化合物太陽(yáng)電池多晶化合物太陽(yáng)電池可以分為很多種，目前比較有前景的主要有蹄化鎘（CdTe）太陽(yáng)電池、銅銦鎵硒（CIGS）太陽(yáng)電池等。蹄化鎘太陽(yáng)電池是最先研發(fā)出的太陽(yáng)電池之一，其制作過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到16%，遠(yuǎn)高于非晶硅電池。但是由于廢棄電池中的鎘元素會(huì)對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)污染，使其大規(guī)模生產(chǎn)受到限制。而近年來(lái)興起的CIGS太陽(yáng)能電池由于具有成本低廉、無(wú)衰減、產(chǎn)品易于實(shí)現(xiàn)與建筑一體化等優(yōu)點(diǎn)，已有多家公司生產(chǎn)，如能進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率，將會(huì)有很大的市場(chǎng)潛力。CISG薄膜太陽(yáng)能電池由于其光譜吸收范圍大，使用持續(xù)性好等等特點(diǎn)，是目前的熱點(diǎn)研究方向。CIGS太陽(yáng)電池只需幾微米的厚度就可以發(fā)揮效用，而晶體硅電池需要幾百微米的材料來(lái)達(dá)到相同的性能，節(jié)省了原料成本；光吸收能力強(qiáng)，CIGS太陽(yáng)電池相較于其他電池可以吸收更多的入射光子，從根本上提高了轉(zhuǎn)換效率；而且其穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，在民用，商用和軍用方面都有良好的表現(xiàn)；弱光效應(yīng)好，在大多數(shù)情況下，太陽(yáng)能電池是無(wú)法完全收到充足的光照的，而CIGS太陽(yáng)電池在低光照下仍然保持著較高的光電轉(zhuǎn)化效率。這些優(yōu)點(diǎn)都是其他太陽(yáng)電池所沒(méi)有的，所以CIGS太陽(yáng)電池是當(dāng)前發(fā)展未來(lái)最好的太陽(yáng)電池。2.2.3有機(jī)化合物太陽(yáng)電池電池的核心材料為有機(jī)化合物的太陽(yáng)電池，有機(jī)物必須具有光敏特性才能作為太陽(yáng)電池的材料。如有機(jī)PN結(jié)太陽(yáng)能電池，有機(jī)肖特基太陽(yáng)能電池等。但是由于核心材料是有機(jī)物，所以當(dāng)電池溫度達(dá)到較高時(shí)，有機(jī)化合物太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性是目前仍需解決的一個(gè)問(wèn)題。而且有機(jī)化合物太陽(yáng)電池的壽命一般不會(huì)很長(zhǎng)，由于易受潮，易分解等等原因會(huì)使電池結(jié)構(gòu)被破壞，目前仍處于研究開(kāi)發(fā)階段。2.3太陽(yáng)能電池構(gòu)造圖2.3太陽(yáng)能電池發(fā)電原理及結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池通常是以P型Si為襯底，由于載流子濃度不同會(huì)發(fā)生擴(kuò)散作用，這樣就會(huì)使電子和空穴發(fā)生移動(dòng)，在P型區(qū)和N型區(qū)交界處形成一個(gè)PN結(jié)，然后在N區(qū)上表面印刷正面柵電極，在P區(qū)背表面印刷Al背場(chǎng)及背電極，接通兩電極對(duì)電流進(jìn)行輸出。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)電池上，除去被反射掉和直接穿透電池的光子能量，能量較高的光子會(huì)被吸收。原本價(jià)帶中的電子較低能量，吸收光子的能量后躍遷到導(dǎo)帶上，即變?yōu)樽杂呻娮樱鴥r(jià)帶中就留下了空穴，可視為帶正電，即產(chǎn)生電子—空穴對(duì)；自由電子和空穴會(huì)擴(kuò)散到PN結(jié)的空間電荷區(qū)，被該區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)分離，電子移動(dòng)到電池的N型一側(cè)，空穴移動(dòng)到電池的P型一側(cè)，從而在電池的上下兩面分別形成了正負(fù)電勢(shì)差，從而實(shí)現(xiàn)了將光能轉(zhuǎn)換為電能。在電池兩側(cè)接上用電器等形成回路，用電器中就會(huì)有“光生電流”通過(guò)。2.4太陽(yáng)電池等效電路模型圖2.4太陽(yáng)電池等效電路圖如圖2.4所示，為一般太陽(yáng)電池的等效電路。太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)化為的電能相當(dāng)于一個(gè)電流源，用一個(gè)二極管來(lái)代替太陽(yáng)電池中的PN結(jié)，任何太陽(yáng)電池都會(huì)存在的串聯(lián)電阻RS，加上用來(lái)解釋分流效應(yīng)的并聯(lián)電阻Rp，共同構(gòu)成太陽(yáng)電池等效電路，RL為可調(diào)節(jié)的外接負(fù)載。RS和Rp并不是Voc和Isc的決定性因素，要想提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率，就要盡量的降低串聯(lián)電阻，減少不必要的能量消耗；增加并聯(lián)電阻，即減少漏電流。2.5本章小結(jié)本章首先簡(jiǎn)單介紹了太陽(yáng)能電池的分類(lèi)和基本結(jié)構(gòu)，介紹了每種太陽(yáng)電池的發(fā)展現(xiàn)況以及其優(yōu)缺點(diǎn)。了解了CIGS太陽(yáng)能電池的基本原理，接著研究了電池的I-V特性曲線，以及從微觀角度分析了太陽(yáng)電池的具體工作原理，加深了對(duì)太陽(yáng)電池本質(zhì)的理解。最后介紹了太陽(yáng)電池的等效電路模型，從電學(xué)角度去分析太陽(yáng)電池的構(gòu)造與原理。第三章CIGS太陽(yáng)電池效率影響因素3.1引言要想對(duì)CIGS薄膜太陽(yáng)能電池進(jìn)行軟件效率仿真，就要明白其具體原理。從微觀角度分析電子空穴對(duì)的產(chǎn)生、移動(dòng)以及符合等過(guò)程，研究CdS層，ZnO層等材料性質(zhì)對(duì)電池光電轉(zhuǎn)化效率的影響，進(jìn)而認(rèn)識(shí)太陽(yáng)電池的基本工作原理，探究能夠使電池達(dá)到盡可能高的效率，來(lái)優(yōu)化CIGS太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換性能，穩(wěn)定性以及相關(guān)結(jié)構(gòu)等。3.2太陽(yáng)能電池基本參數(shù)3.2.1太陽(yáng)能電池基本方程太陽(yáng)能電池的基本方程組為公式3.1~3.9，泊松方程描述了電荷在空間的分布情況，連續(xù)性方程描述了載流子的輸運(yùn)過(guò)程。泊松方程：(3.1)(3.2)(3.3)設(shè)偏壓為V，邊界條件為x=0與x=L時(shí)，有(3.4)(3.5)連續(xù)性方程：(3.6)(3.7)(3.8)(3.9)在以上9個(gè)公式中，n、R(x)、p、ND+、NA-、nt、pt等參量是可以直接測(cè)得的，然后將其帶入連續(xù)性方程，就可以通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到微觀角度下的各個(gè)參數(shù)。3.2.2電子和空穴濃度在半導(dǎo)體PN結(jié)中，電子和空穴濃度分別為(3.10)(3.11)其中，F(xiàn)12是費(fèi)米積分，值得注意的是，簡(jiǎn)并半導(dǎo)體和非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的費(fèi)米積分不一樣，在非簡(jiǎn)并情況下，滿(mǎn)足玻爾茲曼分布統(tǒng)計(jì)，F(xiàn)3.2.3載流子產(chǎn)生與復(fù)合太陽(yáng)能電池在光線照射下，單位時(shí)間內(nèi)的通過(guò)器件材料的x處的單位面積上的光子數(shù)決定了光生載流子的產(chǎn)生率的大小。在光譜頻率不變的情況下，光生載流子的產(chǎn)生率是和光子流密度成正相關(guān)的。光子流密度由三個(gè)因素所決定，首先最根本的影響因素是入射光的強(qiáng)度，入射光強(qiáng)度較高，那么會(huì)直接使電池板吸收的光子增加，光子流密度增加；第二，入射光分布，入射光的光譜頻率分布會(huì)影響電池板吸收光子的效率，在一定程度上也會(huì)使光子流密度發(fā)生變化；第三，太陽(yáng)能材料的自身性能，其穩(wěn)定性，透光性，壽命，電學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)等等。其中光學(xué)性質(zhì)的影響最大。計(jì)算的時(shí)候，需要事先給出光照強(qiáng)度、光譜范圍以及入射光分布等參數(shù)。太陽(yáng)能電池器件在不工作時(shí)內(nèi)部載流子處于熱平衡狀態(tài)，開(kāi)始工作后，平衡狀態(tài)被打破。非平衡載流子的復(fù)合過(guò)程分為間接躍遷復(fù)合RD和直接躍遷復(fù)合R1。從而R(x)是：(3.12)RD(x)是：(3.13)R1(x)與分離雜質(zhì)能級(jí)、連續(xù)雜質(zhì)帶、本征缺陷以及帶隙中連續(xù)分布缺陷態(tài)相關(guān)。3.2.4雜質(zhì)能級(jí)和雜質(zhì)帶缺陷在禁帶當(dāng)中的形式共分為兩種，單一能級(jí)和連續(xù)的能帶，此外，在禁帶中的能級(jí)或能帶亦有可能是多個(gè)，并且會(huì)具有一定的分布規(guī)律。比如摻雜雜質(zhì)，禁帶之中存在分離的雜質(zhì)能級(jí)和連續(xù)雜質(zhì)帶，其公式為：(3.14)(3.15)公式3.12和3.13中的下標(biāo)之中的dA、dD代表分離的雜質(zhì)能級(jí)，而bA、bD則代表連續(xù)的雜質(zhì)帶。分離的雜質(zhì)能級(jí)和連續(xù)的雜質(zhì)能級(jí)都有很多個(gè)，具體計(jì)算可以使用以下公式：(3.16)(3.17)(3.18)(3.19)公式3.16~3.19中，fbD,i為連續(xù)施主雜質(zhì)能級(jí)在E下失去一個(gè)電子而帶正電的概率，也就是空穴濃度。fbA,j為連續(xù)受主雜質(zhì)能級(jí)在能量E時(shí)得到一個(gè)電子從而帶上負(fù)電的概率，也就是電子濃度。fdD,i為能量位于Ei時(shí)的分離施主雜質(zhì)能級(jí)所失去一個(gè)電子的概率。f(3.20)(3.21)(3.22)(3.23)通過(guò)公式3.14~3.23，可以具體地計(jì)算出雜質(zhì)能級(jí)和雜質(zhì)帶，從而能夠從微觀角度理解說(shuō)明材料摻雜對(duì)電池效率的影響?？拷麕е醒氲纳钅芗?jí)所需電離能較大，但是作為有效的符合中心，可以促進(jìn)非平衡載流子的復(fù)合，在太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要作用。3.3太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率影響因素3.3.1光學(xué)損失光學(xué)損失由電池的表面反射損失，接觸處的柵線覆蓋損失和透射損失構(gòu)成。當(dāng)光線照射到太陽(yáng)電池的表面時(shí)，會(huì)發(fā)生光反射現(xiàn)象。攜帶能量的光子會(huì)有一部分被反射掉。未添加減反射膜的硅太陽(yáng)能電池只能吸收全部光照的67.4%，也就是說(shuō)有接近三分之一的光子能量無(wú)法順利進(jìn)入電池的吸收層。在接收層之上還有TCO透光導(dǎo)電層來(lái)增加入射光子，還有減反射膜等結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在已經(jīng)有相當(dāng)多的減反射膜可以減少反射增加入射光子，這是從根本上提高太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)化效率的辦法。還有就是由于太陽(yáng)電池的正面有一部分面積會(huì)用來(lái)引出導(dǎo)線外接回路，這部分所使用的金屬柵極會(huì)覆蓋掉一部分面積，導(dǎo)致無(wú)法吸收光子，從而也影響了太陽(yáng)電池的效率。如果能夠大幅減小遮光損失面積，就可以直接提高入射光子數(shù)量，同時(shí)還降低了制作接觸柵極銀漿消耗，一舉兩得。太陽(yáng)光譜覆蓋的波段相當(dāng)廣泛，而肉眼能看到的也只有特定的一小段波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，有大量的其他波長(zhǎng)的光無(wú)法被人眼接受。同樣的，太陽(yáng)電池的接收層也只能接受特定光譜范圍內(nèi)的能量。一般來(lái)說(shuō)波長(zhǎng)大于1.1μm的光子能量大于Eg，而一個(gè)光子只能轉(zhuǎn)化為一個(gè)電子，多余的能量會(huì)變成熱能，這會(huì)降低少子的壽命和擴(kuò)散長(zhǎng)度，并且會(huì)使電池溫度升高，不僅影響了光電轉(zhuǎn)化效率，而且會(huì)使電池的穩(wěn)定性降低。3.3.2電學(xué)損失電學(xué)損失分為半導(dǎo)體表面和體內(nèi)的光生載流子復(fù)合損失以及半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)線的接觸處的電阻損失。電學(xué)損失中最主要的是光生載流子的復(fù)合損失。由于擴(kuò)散層濃度較高，會(huì)在前表面引入大量的復(fù)合中心，許多光生載流子會(huì)在進(jìn)入接收層轉(zhuǎn)化為電能之前就在電池表面附近被復(fù)合掉。由于兩者之間的相互作用，會(huì)形成少數(shù)載流子的復(fù)合中心。這種復(fù)合中心會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散的長(zhǎng)度大幅度減小，從而造成太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率下降。而如果少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度太長(zhǎng)，會(huì)在太陽(yáng)電池的背表面產(chǎn)生大量復(fù)合中心，也會(huì)使光電轉(zhuǎn)化效率降低。另一個(gè)原因是任何一個(gè)太陽(yáng)電池都會(huì)存在的串聯(lián)電阻。其主要來(lái)源是半導(dǎo)體材料的自身電阻，金屬電極的電阻和接觸電阻。降低串聯(lián)電阻可以直接增大短路電流，從而提高光電轉(zhuǎn)化效率。除此之外，串聯(lián)電阻會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱，溫度升高，更進(jìn)一步降低電池效率，而且會(huì)降低太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性。串聯(lián)電阻對(duì)開(kāi)路電壓并無(wú)影響，只影響短路電流密度。串聯(lián)電阻的增大將會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的填充因子以及光電轉(zhuǎn)換效率的降低。由于太陽(yáng)能電池的功率輸出由填充因子所決定，而最大輸出功率與串聯(lián)電阻相關(guān)，其關(guān)系滿(mǎn)足：(3.24)并聯(lián)電阻Rp的產(chǎn)生是由于P-N結(jié)的性能無(wú)法達(dá)到理想情況。實(shí)際上并聯(lián)電阻是一個(gè)虛擬電阻，并不存在，是人們?yōu)榱私忉尫至麟娮瓒氲囊粋€(gè)概念。太陽(yáng)電池的分流效應(yīng)越嚴(yán)重，漏電流就越大，并聯(lián)電阻就越小，光電轉(zhuǎn)換效率就越低，并聯(lián)電阻會(huì)造成結(jié)太陽(yáng)電池的局部短路，在兩級(jí)的邊緣部分，并聯(lián)電阻會(huì)從0開(kāi)始一直增大，這會(huì)使開(kāi)路電壓發(fā)生變化，并聯(lián)電阻對(duì)短路電流沒(méi)有影響。3.4CIGS太陽(yáng)能電池特性參數(shù)圖3.2太陽(yáng)電池I-V曲線3.4.1開(kāi)路電壓VOC外接電路斷開(kāi)時(shí)，電池的兩端會(huì)產(chǎn)生一定的電勢(shì)差，稱(chēng)為開(kāi)路電壓。其本質(zhì)是電池兩級(jí)的穩(wěn)定點(diǎn)位之差，對(duì)于太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō)，開(kāi)路電壓的大小會(huì)間接影響到最終的光電轉(zhuǎn)化效率，所以提高開(kāi)路電壓是增加光電轉(zhuǎn)化效率的方法之一。3.4.2短路電流ISC去掉外接負(fù)載，將太陽(yáng)電池P區(qū)和N區(qū)接通形成回路，此時(shí)電路處于短路狀態(tài)，通過(guò)其中的電流就成為短路電流。當(dāng)有穩(wěn)定光照時(shí)，電子經(jīng)過(guò)外電路從N區(qū)流向P區(qū)，形成光電流，即為短路電流。影響短路電流的直接因素是串聯(lián)電阻，在前文已有說(shuō)明。3.4.3最大輸出功率Pmax太陽(yáng)電池工作時(shí)，其回路的電流和電壓是隨著負(fù)載電阻的變化而變化的。將工作電壓和電流值在同一坐標(biāo)系畫(huà)出曲線，就得到太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線。工作電壓乘以電流即為太陽(yáng)能電池的功率，在曲線上的物理意義即為任一工作點(diǎn)上所對(duì)應(yīng)的矩形面積大小。在這些點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的矩形中，必然存在著對(duì)應(yīng)的面積最大的一點(diǎn)，該點(diǎn)就是最佳工作點(diǎn)Q，所對(duì)應(yīng)的面積為輸出最大功率，電壓和電流分別稱(chēng)為最佳工作電壓Vm和最佳工作電流Im，即：(3.25)3.4.4填充因子FF填充因子定義為太陽(yáng)電池的最大功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積之比，即： (3.26)FF在太陽(yáng)能電池中作為一個(gè)重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在外部條件均相同的情況下，F(xiàn)F越大，輸出功率就越大。短路電流是IV曲線上縱坐標(biāo)軸上的截距，而開(kāi)路電壓是橫坐標(biāo)的截距，理想情況下的FF應(yīng)該為1，但是由于光學(xué)損失和電學(xué)損失，只能盡可能的接近1。FF曲線的物理意義就是曲線所圍成的面積占兩個(gè)坐標(biāo)軸截距所構(gòu)成的矩形面積的百分比。填充因子越大，曲線就越接近矩形，電池轉(zhuǎn)換效率也越高。3.4.5光電轉(zhuǎn)換效率η在太陽(yáng)電池有光子進(jìn)入吸收層時(shí)，輸出功率與入射光功率之比稱(chēng)為太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率效率，可表達(dá)為： (3.27)其中，為電池面積，為單位面積上的入射光功率。由效率公式可以看出，提高電池效率的根本方法在于提高開(kāi)填充因子。短路電流和開(kāi)路電壓隨光照強(qiáng)度的變化都是正相關(guān)的，所以如果光照強(qiáng)度增加，那么FF必然增大，效率必然增加。3.4.6串聯(lián)電阻Rs太陽(yáng)電池的最終目的是發(fā)電帶動(dòng)負(fù)載工作，在傳輸過(guò)程中不可避免的會(huì)有電阻消耗，這部分電阻就是串聯(lián)電阻。主要來(lái)源于電池兩級(jí)和金屬柵線接觸處和半導(dǎo)體的自身電阻，在電學(xué)損失部分已有詳細(xì)介紹，這里不再贅述。3.4.7并聯(lián)電阻Rp并聯(lián)電阻是一個(gè)虛擬電阻，其本身并不存在。是人們?yōu)榱朔奖憬忉尫至麟娮璧默F(xiàn)象而引入的一個(gè)概念電阻。并聯(lián)電阻反映的是太陽(yáng)電池的漏電水平，并聯(lián)電阻越大分流效應(yīng)就越小，電池效率也就越高，所以要盡量使并聯(lián)電阻越大越好。基體內(nèi)雜質(zhì)和微觀缺陷都會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電阻過(guò)小。3.5本章小結(jié)本章首先介紹了太陽(yáng)能電池的基本參數(shù)，列出了參數(shù)計(jì)算所需要的基本方程和公式。接著從微觀角度分析了電子空穴對(duì)的產(chǎn)生與復(fù)合，雜質(zhì)對(duì)電池效率的影響。然后從光學(xué)損失和電學(xué)損失兩方面詳細(xì)介紹了太陽(yáng)能電池效率的影響因素，為下一章的軟件模擬仿真打下理論基礎(chǔ)。在本章的最后，詳細(xì)介紹了太陽(yáng)能電池的特性參數(shù)，包括最大輸出功率、短路電流、開(kāi)路電壓、填充因子、串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻以及光電轉(zhuǎn)換效率七部分。我們仿真所提取的主要參數(shù)也是這些，并主要從串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻角度研究提升太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)化效率的方法。第四章CIGS薄膜太陽(yáng)能電池軟件模擬與分析4.1太陽(yáng)能電池模擬軟件WXAMPS圖4.1WXAMPS主界面如圖4.1所示，WXAMPS是一款太陽(yáng)能電池的模擬軟件，功能強(qiáng)大，該軟件幾乎可以調(diào)整太陽(yáng)電池測(cè)試的所有參數(shù)，從而得到最優(yōu)參數(shù)優(yōu)化不同材料的太陽(yáng)電池。該軟件繼承AMPS的原創(chuàng)者的理論基礎(chǔ)以及技巧，在原軟件的基礎(chǔ)上又增加了許多功能?？梢岳迷撥浖?lái)探索更薄的CIGS太陽(yáng)能電池的可行性，以及高轉(zhuǎn)換效率的接收層。在圖4.2所示的材料參數(shù)設(shè)置界面可以改變材料的能帶，摻雜，厚度等等一系列參數(shù)，來(lái)仿真出最高光電轉(zhuǎn)化效率所需的參數(shù)。圖4.2太陽(yáng)能電池材料選擇界面CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的模擬與分析：圖4.3CIGS太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)表4.1仿真時(shí)所使用的材料參數(shù)：ZnO層CdS層CIGS層Permittivity91013.6Eg（eV）5Affinity（eV）Nc（cm-3）2.2×10182.2×10182.2×1018Nv（cm-3）1.8×10191.8×10191.8×1019μc（cm2/Vs）100100100μp（cm2/Vs）252525Nd（cm-3）10181.1×10180Na（cm-3）002×1016按照表4-1中給出的三層材料的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置WXAMPS中的參數(shù)，ZnO層的厚度為0.2um，CdS層的厚度為0.05um，CIGS層的厚度為3um。然后進(jìn)行仿真，觀察并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。得到CIGS的I-V特性曲線，開(kāi)路電壓，填充因子，串并聯(lián)電阻等等參數(shù)的曲線。4.2CIGS層固定太陽(yáng)電池CdS層高摻雜模擬本論文主要研究的是低光照強(qiáng)度下太陽(yáng)能電池的優(yōu)化，所以光照強(qiáng)度變化從1倍太陽(yáng)光開(kāi)始，每減少0.1倍的光照強(qiáng)度仿真一次，一直到0.1倍太陽(yáng)光為止。根據(jù)仿真結(jié)果提取數(shù)據(jù)如表4.2所示：表4.2仿真結(jié)果數(shù)據(jù)VocJscFFEffiRpRs1倍太陽(yáng)光0.641836.477679.441218.5994706.70.012910.9倍太陽(yáng)光0.638832.826579.385018.4958784.40.014250.8倍太陽(yáng)光0.635429.175979.318718.3801881.50.17110.7倍太陽(yáng)光0.631625.525879.230918.246710060.0011450.6倍太陽(yáng)光0.627121.876379.135518.094511720.29250.5倍太陽(yáng)光0.621918.227479.002417.911414050.29730.4倍太陽(yáng)光0.615514.579278.833217.6857517530.32230.3倍太陽(yáng)光0.670310.931978.590117.391323330.40710.2倍太陽(yáng)光0.59517.285778.273516.96834921.5890.1倍太陽(yáng)光0.57553.641177.232916.18469641.0401根據(jù)表格4.2中的數(shù)據(jù)用origin9.1軟件畫(huà)圖結(jié)果如下：（1）JV特性曲線圖4.4CIGS太陽(yáng)能電池的J-V特性曲線由圖4.4明顯可見(jiàn)，在室溫條件下，給予低光照條件，CIGS太陽(yáng)能電池具有良好的整流特性，反向電流明顯飽和，開(kāi)路電壓大概在0.6355V，短路電流密度大概在36.4776mA/cm2。圖4.5不同光照強(qiáng)度下電壓與電流密度的關(guān)系在圖4.5中，從上到下依次是1~0.1倍的太陽(yáng)光下的數(shù)據(jù)，可以看出，隨著光照強(qiáng)度不斷減小，短路電流和開(kāi)路電壓也是不斷變小的。在電流計(jì)算公式：（4.1）當(dāng)V=0時(shí)，可得到，也就是光照強(qiáng)度越小，光生電流也就越小，所以短路電流也就越小。隨著光照強(qiáng)度的減小，可以看出Voc也是減小的。Voc的計(jì)算公式如下：（4.2）公式中Voc和Jsc的對(duì)數(shù)是成正比關(guān)系的，所以Voc光照強(qiáng)度越小，開(kāi)路電壓和短路電流相應(yīng)地也就越小，導(dǎo)致填充因子越小，所以太陽(yáng)能電池效率也越低。如果能夠大幅提高光照強(qiáng)度，那么毫無(wú)疑問(wèn)地太陽(yáng)能電池的效率將得到提升。這是優(yōu)化CIGS太陽(yáng)能電池的根本途徑之一。（2）開(kāi)路電壓V圖4.6不同光照強(qiáng)度下Voc的變化情況從圖上可以看出，隨著光照強(qiáng)度不斷減小，Voc從一個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度時(shí)的0.642V開(kāi)始下降，起先緩慢下降，當(dāng)光照強(qiáng)度下降到0.4倍的太陽(yáng)光強(qiáng)度時(shí)下降趨勢(shì)變陡，光照強(qiáng)度為0.1倍的太陽(yáng)光時(shí)，Voc已經(jīng)降到了0.576V?？傮w來(lái)看Voc(4.3)分析公式可以得知Voc和光照強(qiáng)度Eirra成對(duì)數(shù)關(guān)系，正如上圖中的曲線變化趨勢(shì)，隨著光照強(qiáng)度的減小，V從微觀角度來(lái)看，光照強(qiáng)度的減小直接導(dǎo)致了太陽(yáng)電池所接收的光子流減少，CIGS接收層可以利用的能量減少，激發(fā)到導(dǎo)帶的自由電子減少，從而產(chǎn)生的電子空穴對(duì)減少，直接使開(kāi)路電壓減小。（3）短路電流J圖4.7不同光照強(qiáng)度下短路電流密度的變化情況從圖4.7可以看出，短路電流密度Jsc隨著光照強(qiáng)度的降低幾乎成線性降低。由公式4.2可知Voc和Jsc的對(duì)數(shù)成正比，在圖4.6中得出的結(jié)論是Voc隨光照強(qiáng)度的減小成對(duì)數(shù)趨勢(shì)下降，那么Jsc（4.4）除此之外，還可以用Jsc（4.5）由公式可以看出Jsc和光照強(qiáng)度Eirra（4）填充因子FF圖4.8不同光照強(qiáng)度下的填充因子由圖4.8可知，填充因子隨光照強(qiáng)度的減小幾乎也是成對(duì)數(shù)趨勢(shì)下降的。FF的計(jì)算公式為（4.6）而Voc和Jsc又受串并聯(lián)電阻的影響,所以FF主要取決于串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rp。串聯(lián)電阻增大時(shí)，短路電流就越小，填充因子也隨之越?。徊⒙?lián)電阻越小，這部分電流就越大，開(kāi)路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。根據(jù)前面的介紹，太陽(yáng)能電池的效率和填充因子有著很大關(guān)系，填充因子越大，效率也就越高，所以，如果能夠提高太陽(yáng)能電池的填充因子，也就提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。FF與入射光強(qiáng)度、串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻及反向飽和電流密切相關(guān)。（5）電池效率E圖4.9不同光照強(qiáng)度下的太陽(yáng)能電池效率太陽(yáng)能電池的效率計(jì)算公式為（4.7）公式中，A為太陽(yáng)能電池板面積，Pin為單位面積入射光功率?？梢钥闯鎏?yáng)能電池的效率變化主要是由于Voc和FF的變化。而Voc和一般來(lái)說(shuō)，在早上，陰天，傍晚等光照不夠充足的時(shí)候，太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率會(huì)有所下降。但是從圖4.9可以看出，只有當(dāng)光照強(qiáng)度下降到0.3倍的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光強(qiáng)時(shí)，CIGS太陽(yáng)電池的效率才會(huì)有較大下降。即便是光照強(qiáng)度只有0.1倍的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光強(qiáng)，CIGS太陽(yáng)電池的效率也僅僅比充足光照時(shí)降低了不到三個(gè)百分點(diǎn)。所以，在低光強(qiáng)下，CIGS太陽(yáng)電池相比于其他材料的太陽(yáng)電池有著更高的轉(zhuǎn)換效率，不會(huì)因?yàn)楣庹諒?qiáng)度的下降劇烈就大幅降低光電轉(zhuǎn)化效率。其穩(wěn)定性也比一般太陽(yáng)電池要好。（6）串聯(lián)電阻Rs圖4.10不同光照強(qiáng)度下的串聯(lián)電阻串聯(lián)電阻是任何太陽(yáng)電池都會(huì)存在的，它會(huì)消耗太陽(yáng)電池本來(lái)就轉(zhuǎn)化不多的電能，減小串聯(lián)電阻是提高轉(zhuǎn)換效率的直接方法。從圖4.10中可以看出串聯(lián)電阻隨著光照強(qiáng)度的減小總體上是呈指數(shù)增加趨勢(shì)的，紅色曲線為擬合曲線，這是由于串聯(lián)電阻與效率大致呈近似指數(shù)增加關(guān)系，而太陽(yáng)能電池的效率是隨著光照強(qiáng)度的減小而減小的，所以隨著光照強(qiáng)度的減小，串聯(lián)電阻呈指數(shù)增加。串聯(lián)電阻只會(huì)減小短路電流，對(duì)開(kāi)路電壓沒(méi)有影響。反過(guò)來(lái)，光生電流越大，反向飽和電流也就越大，電池效率也越高。一般太陽(yáng)電池的串聯(lián)電阻都是小于1Ω的。從圖4.10還可以看出，在充足的太陽(yáng)光照下，串聯(lián)電阻的大小幾乎為零，接近于理性情況。當(dāng)光照強(qiáng)度下降到0.3倍的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光強(qiáng)時(shí)，串聯(lián)電阻只增加了0.5Ω，對(duì)填充因子和電池的轉(zhuǎn)換效率影響極小，所以可以得出結(jié)論，在低光強(qiáng)下，CIGS太陽(yáng)電池的串聯(lián)電阻增加極小，對(duì)光電轉(zhuǎn)化效率的減小微乎其微。（7）并聯(lián)電阻Rp圖4.11不同光照強(qiáng)度下的并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻隨光照強(qiáng)度的減小是成指數(shù)增加的，我們希望并聯(lián)電阻越大越好。從圖4.11可以看出，并聯(lián)電阻的變化幅度很大，從1倍太陽(yáng)光強(qiáng)度時(shí)的785Ω·cm2增加到了0.1倍太陽(yáng)光強(qiáng)度時(shí)的6985Ω·cm2。并聯(lián)電阻反映了太陽(yáng)電池的漏電情況，并聯(lián)電阻越大，則開(kāi)路電壓越大，漏電越少，太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率也就越高。并聯(lián)電阻對(duì)短路電流并沒(méi)有影響。從圖4.11上看，并聯(lián)電阻和串聯(lián)電阻的變化是相同的，都是隨著光照強(qiáng)度降低而增加。但是我們要盡量減小串聯(lián)電阻，盡量增大并聯(lián)電阻，以盡可能增大填充因子。這兩者之間是相互制約的，只有調(diào)整參數(shù)使得兩者的總影響最低，才能達(dá)到最高的光電轉(zhuǎn)化效率。4.3CIGS層固定太陽(yáng)電池CdS層低摻雜模擬接下來(lái)，將CdS層的摻雜由1.1e18改為1.1e16后，大幅增大了串聯(lián)電阻，其他參數(shù)不變。光照強(qiáng)度變化從1倍太陽(yáng)光開(kāi)始，每減少0.1倍的光照強(qiáng)度仿真一次，一直到0.1倍太陽(yáng)光為止。根據(jù)仿真結(jié)果提取數(shù)據(jù)如下表所示：表4.3仿真結(jié)果數(shù)據(jù)：VocJscFFEffiRpRs1倍太陽(yáng)光0.643638.196673.756618.1327478.20.36990.9倍太陽(yáng)光0.640534.356173.743918.0315526.70.12750.8倍太陽(yáng)光0.637130.518173.722617.9167587.30.65370.7倍太陽(yáng)光0.633226.682973.683317.784665.10.49930.6倍太陽(yáng)光0.628722.851173.620417.6278768.90.56620.5倍太陽(yáng)光0.623419.023373.541017.4432914.30.66280.4倍太陽(yáng)光0.617015.200473.412017.221511321.220.3倍太陽(yáng)光0.608711.383573.167716.898314961.040.2倍太陽(yáng)光0.59677.574472.749516.440522213.6120.1倍太陽(yáng)光0.57673.776171.944415.66643814.479（1）開(kāi)路電壓V圖4.12不同摻雜的CIGS太陽(yáng)電池開(kāi)路電壓比較改變CdS層的摻雜后，對(duì)Voc整體影響不是很大?？梢钥闯?，摻雜較大時(shí)太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓相比于原摻雜時(shí)略微降低。這是由于作為緩沖層的CdS層摻雜濃度增加后，在相同的光照條件下，產(chǎn)生的光生載流子增加，相應(yīng)的電子空穴對(duì)增加，增強(qiáng)了內(nèi)建電場(chǎng)，使得開(kāi)路電壓也增加。摻雜較大時(shí)有利于電子和空穴的擴(kuò)散，延長(zhǎng)復(fù)合時(shí)間，提高并聯(lián)電阻和開(kāi)路電壓，從而提升了CIGS（2）短路電流J圖4.13不同摻雜的CIGS太陽(yáng)電池短路電流比較從圖4.13可以看出減小摻雜后短路電流隨著光照強(qiáng)度的變化都略微增大了一點(diǎn)，也是由于減少了光生載流子，使空間電荷區(qū)變窄，增加了串聯(lián)電阻，使得短路電流也有所減小。這些微小的變化對(duì)CIGS太陽(yáng)能電池效率的影響幾乎可以忽略不計(jì)。（3）填充因子FF圖4.14不同摻雜的CIGS太陽(yáng)電池填充因子比較可以看出，摻雜較小時(shí)填充因子隨光照強(qiáng)度的整體變化還是成對(duì)數(shù)關(guān)系的，即FF隨著光照強(qiáng)度的減小成對(duì)數(shù)趨勢(shì)減小。從圖上還可以看出，摻雜較大時(shí)CIGS太陽(yáng)能電池的效率整體上都要比摻雜較小時(shí)要高，大概高出了5~6個(gè)百分點(diǎn)。從圖4.12和4.13可以得知，摻雜濃度較小時(shí)的開(kāi)路電壓和短路電流都較小，所以其乘積填充因子也有所減小。（4）效率E圖4.15不同摻雜的CIGS太陽(yáng)電池效率比較從圖4.15可以看出，摻雜較小時(shí)太陽(yáng)能電池的效率整體變化還是呈對(duì)數(shù)關(guān)系，即太陽(yáng)能電池的效率隨著光照強(qiáng)度的下降呈對(duì)數(shù)趨勢(shì)下降。但對(duì)比摻雜較大的效率曲線來(lái)看，太陽(yáng)能電池的效率整體都變低了。在其他條件均相同時(shí)，CdS層摻雜較大的CIGS太陽(yáng)能電池效率要比摻雜較小的更高。設(shè)置參數(shù)時(shí)，將摻雜濃度減小了2個(gè)數(shù)量級(jí)，而效率大約降低了1個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)于轉(zhuǎn)換效率本就不高的太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō)，盡量使緩沖層和接收層產(chǎn)生的光生載流子增加是非常重要的。摻雜濃度較高的緩沖層可以產(chǎn)生更大的開(kāi)路電壓，直接提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率。（5）串聯(lián)電阻Rs圖4.16不同摻雜的CIGS太陽(yáng)電池串聯(lián)電阻比較從圖4.16中可以看出摻雜較小時(shí)串聯(lián)電阻隨光照強(qiáng)度的減小有明顯的增加，而且相比于摻雜較大時(shí)的趨勢(shì)，變化趨勢(shì)更加陡峭，當(dāng)光照強(qiáng)度下降劇烈的時(shí)候，串聯(lián)電阻的增加相當(dāng)明顯，對(duì)電池效率的影響巨大。摻雜較大時(shí)的情況前面已經(jīng)分析，也是隨光照強(qiáng)度減小而增加。增大摻雜可以有效的降低串聯(lián)電阻，增加反向飽和電流，從而提高太陽(yáng)電池的效率。（6）并聯(lián)電阻Rp圖4.17不同摻雜的CIGS太陽(yáng)電池并聯(lián)電阻比較從圖4.17可以看出，兩條曲線都是隨著光照強(qiáng)度的減小而增加的，且大致呈指數(shù)趨勢(shì)。但摻雜較小時(shí)太陽(yáng)能電池的并聯(lián)電阻Rp整體上要小于摻雜較大時(shí)的太陽(yáng)能電池。并且光照強(qiáng)度降低的越多，摻雜較小時(shí)的并聯(lián)電阻相比于摻雜較大時(shí)也下降的越多，也就是說(shuō)在低光照強(qiáng)度下?lián)诫s較大的CdS緩沖層有著更好的表現(xiàn)。4.4CIGS層漸變太陽(yáng)電池CdS層高摻雜模擬完成上述工作之后，將太陽(yáng)能電池的CIGS層換成了漸變CIGS層，其他參數(shù)與第一次仿真時(shí)均保持相同，只有漸變CIGS層的每一層能帶和功函數(shù)不同。下表是由漸變CIGS層提取出的每一層的不同的能帶數(shù)據(jù)Eg：表4.4漸變CIGS1~50層的能帶：123456789101~101.16061.16061.16061.16061.16061.16061.16061.16061.16181.163211~201.16461.1661.16871.17161.17441.17761.18341.18921.19491.202921~301.21661.23031.24391.26091.28221.30351.32481.3451.36441.383931~401.40341.42091.43781.45471.47161.48391.49561.50741.51891.52741~501.5351.54311.55071.55691.563 1.56921.57461.57871.58291.587圖4.18漸變CIGS層的能帶變化情況由圖4.18可以看出，漸變CIGS層的能帶從1層到50層是漸漸增加的。光照強(qiáng)度變化從1倍太陽(yáng)光開(kāi)始，每減少0.1倍的光照強(qiáng)度仿真一次，一直到0.1倍太陽(yáng)光為止。根據(jù)仿真結(jié)果提取數(shù)據(jù)如下表所示：表4.5仿真結(jié)果數(shù)據(jù)：VocJscFFEffiRpRs1倍太陽(yáng)光0.688430.161663.242613.130916712.840.9倍太陽(yáng)光0.685627.136963.438913.1142185.914.810.8倍太陽(yáng)光0.682524.113563.656213.0951209.816.120.7倍太陽(yáng)光0.679021.091563.895813.0718240.518.480.6倍太陽(yáng)光0.674918.071264.166713.0436281.721.630.5倍太陽(yáng)光0.670115.052664.478913.008339.70.12780.4倍太陽(yáng)光0.664212.036164.847212.9605427.30.74750.3倍太陽(yáng)光0.65669.022065.302612.894547.50.13160.2倍太陽(yáng)光0.65586.010765.892512.789871.80.26120.1倍太陽(yáng)光0.62743.002966.766912.57817740.2304（1）開(kāi)路電壓Voc圖4.19漸變CIGS與固定CIGS開(kāi)路電壓的比較CIGS層變?yōu)闈u變層后，Voc隨光照強(qiáng)度變化的總體趨勢(shì)并沒(méi)有發(fā)生改變，仍然是大致呈對(duì)數(shù)趨勢(shì)變化。但每一個(gè)光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)下的開(kāi)路電壓都有所降低，降幅大概為0.052V（2）短路電流J圖4.20漸變CIGS與固定CIGS短路電流的比較CIGS層變?yōu)闈u變層后，Jsc隨光照強(qiáng)度變化的總體趨勢(shì)并沒(méi)有發(fā)生改變，仍然是大致呈正比關(guān)系。但每一個(gè)光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)下的短路電流都有所增加。由于Voc和（3）填充因子FF圖4.21漸變CIGS與固定CIGS填充因子的比較漸變CIGS相比于固定CIGS太陽(yáng)能電池的填充因子下降明顯，降幅在9~12個(gè)百分點(diǎn)左右。因?yàn)殚_(kāi)路電壓和短路電流均有所下降，填充因子也必然降低。4）效率E圖4.22漸變CIGS與固定CIGS效率的比較從圖上看出，漸變CIGS層太陽(yáng)能電池比固定層的電池效率低了4~9個(gè)百分點(diǎn)。即便如此，在若光強(qiáng)下CIGS材料的吸收系數(shù)依舊變化不大，在由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光強(qiáng)下降到0.1倍的太陽(yáng)光強(qiáng)后，其光電轉(zhuǎn)化效率也只是下降了不到1個(gè)百分點(diǎn)，充分證明了CIGS太陽(yáng)電池在弱光條件下的優(yōu)良性能。所以在其他條件均相同時(shí)，想要優(yōu)化CIGS太陽(yáng)能電池，可以采用固定層CIGS，而不是漸變層。從微觀角度來(lái)看，漸變層的能帶從1.1606增加到1.578，在光照射到太陽(yáng)電池的表面時(shí)，光子的能量被吸收從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，形成的內(nèi)建電場(chǎng)要比固定層的CIGS弱，電子和空穴在電場(chǎng)作用下復(fù)合時(shí)間的延長(zhǎng)程度不夠，使得電子和空穴還未移動(dòng)到電池兩端形成電勢(shì)差就已經(jīng)復(fù)合消失，使光電轉(zhuǎn)化效率降低。（5）串聯(lián)電阻Rs圖4.23漸變CIGS與固定CIGS串聯(lián)電阻的比較從圖4.23來(lái)看，光照強(qiáng)度在0.4倍的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光以上時(shí)，漸變CIGS電池的串聯(lián)電阻要更高，而在低于0.4倍太陽(yáng)光時(shí)，固定CIGS電池更高。并且漸變CIGS電池的串聯(lián)電阻隨光照強(qiáng)度的降低大致成正比例升高。但是結(jié)合前面的電池效率對(duì)比來(lái)看，串聯(lián)電阻的變化在效率整體變化趨勢(shì)上并沒(méi)有產(chǎn)生太大的影響。通過(guò)第三章的介紹，串聯(lián)電阻是越小越好的，所以固定層CIGS要比漸變層性能更好。（6）并聯(lián)電阻Rp圖4.24漸變CIGS與固定CIGS并聯(lián)電阻的比較從圖4.24可以得知，將固定層CIGS換為漸變層后，并聯(lián)電阻整體增加，也就是說(shuō)，分流效應(yīng)整體明顯，漏電流增加，使得轉(zhuǎn)化出的電能不必要的浪費(fèi)在了導(dǎo)線等無(wú)用功上。對(duì)于CIGS太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，并聯(lián)電阻是越大越好的，所以漸變層CIGS不如固定層的太陽(yáng)電池性能好。4.5本章小結(jié)在本章中，使用WXAMPS軟件在低光強(qiáng)條件下做了大量的仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)探究CIGS太陽(yáng)能電池的優(yōu)化方法。并將仿真數(shù)據(jù)提取出來(lái)，使用origin9.1畫(huà)圖軟件將各個(gè)參數(shù)的變化趨勢(shì)畫(huà)出來(lái)以便更加直觀的得出結(jié)論。共研究了三種情況CIGS電池的效率變化，分別是CIGS層固定CdS層高摻雜；CIGS層固定CdS層低摻雜；CIGS層漸變CdS層高摻雜。最終發(fā)現(xiàn)，對(duì)于CIGS太陽(yáng)電池，其他條件均相同，CdS層摻雜較大時(shí)效率較高，CIGS層固定時(shí)效率較高。第五章總結(jié)與展