高效CDTE和CIGS薄膜太阳能电池的亮点与挑战
编者按：
本文是美国科罗拉多州国家可再生能源实验室对CDTE和CIGS薄膜太阳能电池生产技术进展的综述.对镀膜设备、监测仪器仪表提出了许多创建性的改进和发展思路.值得我国相关产业装备发展借鉴.全文翻译如下:
摘要
由CdTe和Cu(In,Ga)Se2(CIGS)做成的薄膜光伏太阳能电池组件有潜力达到光伏发电的成本效益。这些工艺已经实现了从实验室向市场的过渡。小规模试制和初次生产都在向更高的功率攀升，并享有大量的风险投资。CIGS太阳能电池和组件的效率已分别达到了19.5%和13%。同样CdTe电池和组件也达到了16.5%和10.2%。如何从实验室和生产线制造出更高效率的产品，只不过是时间问题。生产线的成品率在不断提高，目前已超过85%。两种工艺所得产品的长期稳定性均已得到验证。当然在现场也观察到一些失败的案例。这就使我们对弄清衰减机理和选择封装提出了更高的要求。两种薄膜工艺具有共同的器件或组件结构：基片，基电极，阻尼层，结层，顶电极，便于单片集成的布线图和封装。薄膜太阳能电池的单片集成与结晶硅工艺相比，可以大大降低生产成本。CdTe和CIGS组件具有共同的结构单元，原则上，这种共同性会使两者具有相同的单位面积制造成本，因此，组件的效率就成了每瓦成本的区别因素。这两种工艺的长期潜力需要进一步进行研发，着重在突破科学和工程上的困难，找出办法，使组件性能达到预定的成本效率和使用寿命，其中制造过程的工艺控制和测试，减薄阻尼层，摸清衰减机理，预防水蒸气，改进高速处理工艺和模块设计都是两种工艺共同的任务。其他就是一些具体的工艺问题，例如，对CIGS如何降低成本，如何采用快速淀渍工艺；对CdTe器件如何改善底座的接触和提高电压，就是最好的专题。
引言
目前CdTe和Cu（In，Ga）Se2（CIGS）两种薄膜光伏组件的制造工艺已经有了快速的进步，在下述领域曾提出过许多好的建议：诸如微米（10-6）和毫微米（10-9）级膜的物料输送和生长控制；器件制作的物理机制，组件各层参数特性的改进，本征器件的稳定性和样品组件的可靠性改进等等。这些建议对两种工艺由实验室向市场的过渡都有过极大帮助。原有行业由于有风险资本支持的新机构的加入，从小规模试制到初次生产到更大规模制造都不断做出扩大功率的努力，其中令人印象最深的莫过于第一个太阳公司产品的成功制作，这对生产输出功率大于67毫瓦的商业CdTe 组件是迈向最大功率达到75毫瓦的跃升。
在本论文中我们既提出了CIGS和CdTe工艺的亮点所在，也论述了为了能使这两种工艺加速其商业化过程所必须克服的关键难题。
CIGS和CdTe两种工艺的亮点
实验室器件:
CIGS薄膜属多元黄铜矿体系，其带隙可通过改变所用第III类族正离子（元素周期表）In、Ga和Al以及负离子Se、S 而改变，使用成分不同的组合可以获得不同尺寸的带隙。
对本工艺具有重要价值的带宽范围是1和1.7 eV[3]，在器件中CdTe材料通常以二元元素的形态出现，但配比往往比化学计量法求得的稍有偏差。它的带隙约为1.5eV，和太阳光谱有良好的匹配。在器件中，这一带隙由于加工过程中CdS（带隙~2.4eV）异质结成分的干扰会有少许改变[4]。