第三代太阳能电池CIGS效率突破30% CIGS是什么?

第三代太阳能电池效率又有新突破！

近日，《自然能源》杂志发表了来自瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）团队的研究成果，其开发了一种新的低温生产工艺，以此工艺生产的基于铜铟镓硒（CIGS）的双面薄膜太阳能电池，电池转化效率突破了30%的新记录：其前照式的效率达到创纪录的19.8%，后照式的效率达到10.9%。

而领导Empa薄膜和光伏实验室的AyodhyaN.Tiwari教授表示，未来，“双面CIGS技术有潜力产生超过33%的能量转换效率，为未来的薄膜太阳能电池开辟了新的可能性。”

据介绍，CIGS双面薄膜太阳能电池可以从正反两面收集太阳能，因此可以比传统太阳能电池产生更多的太阳能。然而，这种电池一般采用高温沉积工艺生产。当温度超过550℃时，会发生化学反应，形成氧化镓界面层，阻挡阳光产生的电流。电池的能量转换效率因此受到影响。

为了提高电池效率，瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）的科学家们开发了低温沉积工艺，该生产方式产生的氧化镓更少，为提高电池效率铺平了道路。他们使用少量银来降低CIGS合金的熔点，并在仅350°C的沉积温度下获得具有良好电子特性的吸收层。他们使用高分辨率透射电子显微镜分析了多层结构，并没有在界面处检测到任何氧化镓。

Empa的领导人Ayodhya Tiwari教授和他的团队在柔性薄膜太阳能电池方面的研究已经超过20年。凭借对技术和基本物理过程的深入了解，他们多年来取得了多项太阳能效率记录。他们从1999年的12.8%开始，效率逐步优化完善，2019年时，该数值升至20.8%，而去年该效率已经达到21.4%。

采用该技术的太阳能模块特别适用于建筑物的屋顶和外墙、温室、运输车辆、飞艇和便携式电子产品。

CIGS电池市场前景广阔

学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。

第一代为单晶硅太阳能电池。

第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池。

第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS（CIS中掺入Ga）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。

以铜铟镓硒为吸收层的高效薄膜太阳能电池，简称为铜铟镓硒电池即CIGS电池。其具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点，且光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，已成为全球光伏领域研究热点之一，被称为下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池，是目前世界上技术最先进、工业化生产最成熟的第三代光伏产品。

据了解，CIGS电池的光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首，接近于目前市场主流产品晶体硅太阳电池转换效率，而成本却是其1/3。正是因为其性能优异被国际上称为下一代的廉价太阳电池，具有广阔的市场发展前景。

根据《2022年全球及中国铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池产业深度研究报告》显示，目前CIGS薄膜太阳能电池行业正处于行业成长初期阶段，市场份额相对于晶体硅电池较低，但CIGS薄膜太阳能电池性能优异，市场发展前景被广泛看好。

近年来，随着技术的进步，我国薄膜太阳能电池产量呈现快速增长的态势。其中，2009年我国薄膜太阳能电池产量为263MW，到2019年我国薄膜太阳能电池产量已经达到1700MW以上，十年间增长了6倍多。

目前，CIGS电池产业化瓶颈已经突破。尽管目前我国实现CIGS薄膜太阳能电池产业化的企业不多。但在晶体硅太阳能电池原材料短缺的不断加剧和价格的不断上涨背景下，很多公司投入巨资，全球CIGS电池产业呈现出蓬勃发展的态势，发展潜力与空间十分广阔。

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