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銅銦鎵硒(CIGS)電池是薄膜太陽能電池的其中一種，由四種元素銅、銦、鎵、硒作為功能層，同時在柔性襯底沉積其他功能層制備而成。銅銦鎵硒電池在2020年的產(chǎn)量約270MW，在薄膜電池的諸多技術(shù)路線中，僅次于碲化鎘電池，被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的薄膜電池技術(shù)路線。

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有多層膜結(jié)構(gòu)，包括金屬柵狀電極、減反射膜、窗口層(ZnO)、過渡層(CdS)、光吸收層(CIGS)、金屬背電極(Mo)、玻璃襯底等。其中，吸收層CIGS是(化學(xué)式CuInGaSe2)由四種元素組成的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體，是薄膜電池的關(guān)鍵材料。

和其他電池技術(shù)相比，銅銦鎵硒電池的競爭優(yōu)勢有以下6點(diǎn)：

①通過摻入適量Ga替代部分同族的In，通過調(diào)節(jié)Ga/(Ga+In)可以調(diào)節(jié)CIGS的禁帶能隙，調(diào)整范圍為1.04～1.68eV，這是一個非常寬的范圍，適合制備最佳帶隙的半導(dǎo)體化合物材料，也是CIGS材料相對于硅系光伏材料最特殊的優(yōu)勢;

②CIGS材料的吸收系數(shù)高，同時還具有較大范圍的太陽光譜的響應(yīng)特性;③利用CdS作為緩沖層(具有閃鋅礦結(jié)構(gòu))，和具有黃銅礦結(jié)構(gòu)CIGS吸收層可以形成良好的晶格匹配，失配率不到2%;

④在光電轉(zhuǎn)化過程中，作為直接能隙半導(dǎo)體材料，CIGS的厚度可以很小(約2μm)，當(dāng)有載流子注入時，會產(chǎn)生輻射復(fù)合過程,輻射過程產(chǎn)生的光子可以被再次吸收，即所謂的光子再循環(huán)效應(yīng);

⑤CIGS系半導(dǎo)體可直接由其化學(xué)組成的調(diào)節(jié)得到P型或N型不同的導(dǎo)電形式，不必借助外加雜質(zhì)，不會產(chǎn)生Si系太陽電池很難克服的光致衰退效應(yīng)，使用壽命可以長達(dá)30年以上;

⑥CIGS薄膜的制備過程具有一定的環(huán)境寬容性，使得CIGS太陽電池在選擇襯底時，具有較大的選擇空間。綜合比較分析，銅銦鎵硒電池具有轉(zhuǎn)換效率高、材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、污染小、無光衰、弱光性能好的顯著特點(diǎn)，已成為各國爭相研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

目前，銅銦鎵硒電池已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并且在BIPV領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，多家企業(yè)采用銅銦鎵硒電池推出BIPV組件。2018年，國家能源集團(tuán)聯(lián)合碧桂園集團(tuán)建設(shè)的潼湖科技小鎮(zhèn)BIPV項(xiàng)目，是銅銦鎵硒電池應(yīng)用于BIPV領(lǐng)域的示范性項(xiàng)目。作為國內(nèi)首個“全覆蓋式”銅銦鎵硒光伏建筑一體化工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用了由國家能源集團(tuán)投資的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件，并結(jié)合了先進(jìn)的“全覆蓋式”光伏建筑一體化技術(shù)，將組件作為建筑外裝飾幕墻應(yīng)用于園區(qū)內(nèi)的多幢樓宇。銅銦鎵硒電池組件的單塊高度尺寸為600mm，長度尺寸為1200mm，功率為97.5Wp。

今年初，凱盛下屬的Avancis再傳捷報，該公司生產(chǎn)的30厘米×30厘米銅銦鎵硒太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19.64%，再次打破了銅銦鎵硒太陽能電池組件光電轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。不斷刷新的轉(zhuǎn)換效率，標(biāo)志著凱盛不斷突破CIGS薄膜組件的系列技術(shù)瓶頸，為工業(yè)化量產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。為快速推進(jìn)銅銦鎵硒電池的發(fā)展，凱盛已經(jīng)在安徽蚌埠建成了國內(nèi)第一條具有自主知識產(chǎn)權(quán)的300MW銅銦鎵硒發(fā)電玻璃生產(chǎn)線，穩(wěn)定量產(chǎn)我國銅銦鎵硒發(fā)電玻璃“首批次、首臺套、首應(yīng)用”新材料，并進(jìn)一步加強(qiáng)發(fā)電玻璃在建筑和交通等領(lǐng)域的應(yīng)用。在12月17日召開的2021晶硅、薄膜和鈣鈦礦BIPV技術(shù)與市場論壇中，來自凱盛的領(lǐng)導(dǎo)專家將介紹銅銦鎵硒電池在BIPV中應(yīng)用，并討論銅銦鎵硒電池在BIPV領(lǐng)域的發(fā)展前景。

原標(biāo)題：銅銦鎵硒太陽能電池及發(fā)電構(gòu)件在光伏建筑的應(yīng)用