中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院光伏太陽(yáng)能研究中心致力于具有商業(yè)價(jià)值的大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)能電池生長(zhǎng)設(shè)備及工藝設(shè)計(jì)。中心的目標(biāo)是建立和完善適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的CIGS光伏太陽(yáng)能電池整套工藝,掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),力爭(zhēng)在較短時(shí)間內(nèi)使中科院在該領(lǐng)域達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平。并且,建立完善的光伏太陽(yáng)能電池性能檢測(cè)體系和產(chǎn)業(yè)化推廣平臺(tái)等全方位的研究體系,形成一個(gè)立足于深圳市,兼顧基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化,并對(duì)可再生能源起到宣傳示范作用的研究中心。
近期開(kāi)展的科研項(xiàng)目如下:
1. 銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池共蒸發(fā)-磁控濺射生長(zhǎng)系統(tǒng)(中科院重大裝備研制項(xiàng)目,與中科院沈陽(yáng)科學(xué)儀器有限公司合作)
中心自主研發(fā)了一套銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池共蒸發(fā)-磁控濺射生長(zhǎng)系統(tǒng),將目前CIGS太陽(yáng)能制備技術(shù)中最為成熟的共蒸發(fā)和濺射后硒化兩種技術(shù)為一體,整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程均在真空中完成,實(shí)現(xiàn)玻璃襯底進(jìn)樣,電池片出樣的流水作業(yè),全過(guò)程由電腦程序化控制??蓪?shí)現(xiàn)100mm×100mm CIGS太陽(yáng)能組件的制備。
2. 高效銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)研究(中科院太陽(yáng)能行動(dòng)計(jì)劃,與中科院上海技術(shù)物理研究所合作)
本項(xiàng)目以第二代太陽(yáng)電池中最具有大規(guī)模應(yīng)用前景的銅銦鎵硒(CIGS)為代表的黃銅礦結(jié)構(gòu)化合物半導(dǎo)體薄膜太陽(yáng)電池為主要研究對(duì)象,研究包括鉬背電極層沉積、CIGS吸收層沉積、緩沖層沉積,窗口層沉積以及電極劃線等整套CIGS薄膜太陽(yáng)能電池組件制備關(guān)鍵工藝與相關(guān)機(jī)理。這其中以CIGS吸收層的沉積工藝以及生長(zhǎng)機(jī)理為主要研究?jī)?nèi)容,這一關(guān)鍵膜層制備以四源共蒸發(fā)沉積工藝為主,同時(shí)也開(kāi)展CIGS吸收層濺射固態(tài)源硒化法的研究。其他功能層沉積采用磁控濺射,水浴法等工藝。目標(biāo)是研發(fā)出10×10 cm面積的CIGS薄膜太陽(yáng)電池組件工藝流程, 使轉(zhuǎn)化效率達(dá)到11%-13%。
3. 新型高效、低成本銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池工藝研究(深港創(chuàng)新圈項(xiàng)目,與拓日太陽(yáng)能股份有限公司合作)
我國(guó)目前沒(méi)有廠家能提供自己的CIGS生產(chǎn)線,需花費(fèi)巨資訂購(gòu)國(guó)外設(shè)備。因此,急需加大高效低成本CIGS太陽(yáng)電池研究力度,通過(guò)院企合作的模式,盡快開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和工藝,突破國(guó)外的專利壁壘,實(shí)現(xiàn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)CIGS太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化。
4. ZnO:Al薄膜的制備及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用(深圳市公共科技項(xiàng)目)
探索并確定透明ZnO:Al窗口層的制備工藝,形成透光和導(dǎo)電性能均良好的AZO薄膜。采用酸對(duì)AZO表面進(jìn)行腐蝕,使其生成絨面結(jié)構(gòu),達(dá)到陷光效果,提高電池對(duì)光的吸收率,從而提高電池轉(zhuǎn)化效率。
5. 研發(fā)低毒低成本制備銅銦鎵硒(CIGS)光伏材料的方法(深圳市基礎(chǔ)研究項(xiàng)目)
緩沖層是銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池的重要組成部分,目前在CIGS太陽(yáng)能電池領(lǐng)域最流行的緩沖層材料是CdS。雖然緩沖層只有數(shù)十納米厚,且位于太陽(yáng)能電池內(nèi)部,其Cd元素并不會(huì)泄漏從而帶來(lái)危害,但制備過(guò)程中的廢液需要經(jīng)過(guò)特殊處理。而且,理論分析表明,CdS并非最完美的窗口層材料。因此,研制無(wú)Cd低毒的窗口層材料仍然很有必要。