行 业 及 供 货 商照 片 : 美 国 俄 勒 冈 州 立 大 学“ 铜 铟 镓 硒 (CIGS)” 晶 体 , 在 硒 (Se) 气 氛 下 快 速 增 长 , 晶 体 在 退 火 前 ( 左 图 ), 后 ( 右 图 ), 在 显 微镜 下 的 变 化 。众 多 的 新 型 工 艺铜 铟 镓 硒 (CIGS) 太 阳 能 电 池 的 最 新 沉 积 工 艺 : 此 文 稿 由 “ 中 国 建 材 ” 集 团 总 经 理 ,彭 寿 先 生 ; 东 莞 日 阵 (Sol Array) 公 司 总 裁 , 马 给 民 (Jimin Ma); 以 及 东 莞 日阵 公 司 首 席 技 术 总 监 Paul Beatty 博 士 共 同 撰 写 。 从 技 术 及 商 业 角 度 , 综 述 及 对 比目 前 新 开 发 的 铜 铟 镓 硒 四 元 素 复 合 半 导 体 的 低 成 本 沉 积 法 , 此 外 , 文 章 也 陈 述 了其 它 的 新 型 溅 射 和 印 刷 技 术 。在 过 去 , 针 对 制 造 大 面 积 商 业 用途 的 低 价 铜 铟 镓 硒 太 阳 能 电 池 而 最 常采 用 的 工 艺 是 “ 四 元 素 蒸 镀 法 (4-elementevaporation)”, 或 先 将 三 个 金属 元 素 预 置 层 , 溅 射 沉 积 后 , 再 使 用 硒化 氢 进 行 硒 化 。 这 一 硒 化 过 程 十 分 缓慢 , 需 从 薄 膜 层 的 表 面 , 花 上 数 小 时 ,逐 步 往 下 渗 透 , 方 能 完 成 。 实 施 这 类的 技 术 , 不 但 设 备 成 本 高 , 而 且 大 面 积基 板 沉 积 不 易 控 制 , 并 牵 涉 到 大 量 有 毒气 体 的 使 用 。 早 期 为 了 减 低 材 料 成 本 ,采 用 的 是 类 似 铜 铟 镓 硒 一 类 的 薄 膜 硒化 物 太 阳 能 电 池 , 以 来 替 代 厚 材 又 高成 本 的 “ 硅 晶 片 ” 太 阳 能 电 池 。 这 主 要是 考 虑 到 铜 铟 镓 硒 半 导 体 材 料 的 “ 直接 ” 带 隙 有 着 较 高 的 阳 光 吸 收 系 数 。 而目 前 正 在 积 极 开 发 的 新 型 工 艺 则 是 为了 避 免 高 成 本 的 真 空 蒸 发 工 艺 和 长 时间 的 “ 硒 化 氢 ” 硒 化 过 程 。直 至 目 前 , 使 用 “ 四 元 素 合 金 ” 一步 到 位 溅 射 整 个 铜 铟 镓 硒 薄 膜 层 的 新型 工 艺 仍 极 少 被 提 及 。 此 工 艺 能 大 量减 低 生 产 时 间 、 避 免 使 用 大 量 硒 化 气体 , 减 省 了 金 属 预 置 层 的 工 艺 。 此 类 新型 工 艺 很 值 得 我 们 更 规 范 地 做 一 些 比较 , 尤 其 是 将 它 与 其 它 广 泛 报 道 过 的 非真 空 工 艺 进 行 比 较 : 比 如 非 真 空 金 属 ,或 氧 化 物 预 置 层 印 刷 , 或 金 属 电 沉 积 后硒 化 等 工 艺 。 下 表 ( 表 一 ) 总 结 了 目 前 常见 的 主 要 工 艺 。此 外 传 统 “ 硒 气 氛 ” 下 的 “ 硒 化 ”工 艺 , 均 使 用 几 个 类 似 图 一 的 大 硒 化炉 进 行 , 但 此 工 艺 除 需 要 大 量 薄 膜 化学 的 转 换 时 间 外 , 还 需 要 数 小 时 的 玻璃 基 板 升 温 及 数 小 时 的 降 温 。 一 些 新的 工 艺 考 虑 的 是 使 用 快 速 退 火 工 艺(Rapid Thermal Anneal), 凭 借 卤 素石 英 灯 (quartz halogen), 单 对 铜 铟镓 硒 薄 膜 进 行 退 火 , 无 需 给 玻 璃 基 板加 热 , 并 使 用 固 态 硒 (Se) 或 硫 (S) 元素 , 避 免 使 用 硒 化 氢 气 体 (h y d r o g e nselenide gas)。 毫 无 疑 问 , 对 薄 膜 进行 退 火 处 理 , 使 用 四 元 素 共 溅 射 工 艺的 沉 积 薄 膜 工 艺 , 更 能 适 应 于 快 速 退火 (RTA)。真 空 沉 积四 元 素 共 蒸 发 ( 线 型 蒸 发 源 与点 蒸 发 源 )四 元 素 共 溅 射三 元 素 溅 射 然 后 , 使 用 硒 化 氢 气 体 硒 化非 真 空 沉 积三 元 素 印 刷 或 氧 化 物 +H 2印 刷 , 然 后 使 用 硒 化 氢 气 体 硒 化三 元 素 印 刷 , 然 后 使 用 硒 蒸 气电 沉 积 三 元 素 后 使 用 硒 化 氢 气 体三 元 素 电 泳 沉 积 后 , 使 用 硒 蒸 气表 一 : 用 来 沉 积 铜 铟 镓 硒 的 主 要 工 艺 ( 黑 体 字 是 最 近 在 积 极 开 发 的 新 型 工 艺 )四 元 素 (Quaternary) 共 溅 射在 过 去 两 三 年 间 , 使 用 四 元 素磁 控 溅 射 工 艺 来 生 产 高 效 铜 铟 镓 硒(CIGS) 薄 膜 太 阳 能 电 池 这 一 方 法 , 呈现 了 增 长 趋 势 。 此 新 型 工 艺 避 免 了 使用 大 量 有 毒 的 硒 化 氢 (H 2S e) 气 体 , 缩短 了 工 艺 操 作 时 间 , 减 免 了 使 用 大 量热 能 来 硒 化 金 属 薄 膜 层 。 因 为 按 此 新型 工 艺 , 大 部 分 的 硒 (Se) 元 素 , 已 存在 于 经 “ 四 元 素 共 溅 射 ” 沉 积 的 铜 铟 镓36 光 伏 杂 志 2012/9 月 刊
SOMONT CERTUS FOUR高 品 质 光 伏 组 件 的 高 性 价 比 焊 接 方 案A |B |新 型 电 池 串 敷 设 系 统 :可 选 择 短 边 在 前 或 长 边 在 前 电 池串 敷 设 方 案电 池 串 组 合 功 能C |从 电 池 片 到 太 阳 能 组 件作 为 值 得 信 赖 的 卓 越 合 作 伙 伴 ,Somont 多 年 以 来 一 直 为 客 户 提 供 具 有创 新 性 的 电 池 片 和 电 池 串 焊 接 系 统 。优 点速 度 :2600 片 / 小 时焊 带 切 断 和 折 弯破 片 率 极 低< 0.2%总 运 行 成 本 低性 能 、 质 量 和 灵 活 性 高成 熟 可 靠 的 Somont 软 接 触 焊 接 工 艺产 品 转 换 时 间 短维 护 成 本 低直 观 的 用 户 友 好 型 操 作 界 面 (HMI)可 选 功 能A | 电 池 串 影 像 检 测 系 统B | 电 池 串 EL 检 测 单 元C | 焊 带 切 断 和 折 弯 单 元梅 耶 博 格 集 团 成 员 欢 迎 莅 临 梅 耶 博 格 展 台 :2012 年 欧 洲 光 伏 展 (27th EU <strong>PV</strong>SEC)2012 年 9 月 25-28 日Hall 3.0, Booth E2Somont GmbH / Im Brunnenfeld 8 / 79224 Umkirch / GermanyPhone +49 7665 9809 7000 / www.somont.com