Источник: britannica.com
Фотоэлемент CIGS в полностью солнечном элементе из селенида меди-индия-галлия, тонкопленочное фотоэлектрическое устройство, в котором используются полупроводниковые слои селенида меди-индия-галлия (CIGS) для поглощения солнечного света и преобразования его в электричество. Хотя солнечные элементы CIGS считаются находящимися на ранних стадиях широкомасштабной коммерциализации, они могут быть изготовлены с использованием процесса, который потенциально может снизить стоимость производства фотоэлектрических устройств. По мере того, как производительность, единообразие и надежность продуктов CIGS улучшаются, технология может значительно расширить свою долю на рынке и в конечном итоге может стать «разрушительной» технологией. Кроме того, учитывая опасность извлечения и использования кадмия, солнечные элементы CIGS предлагают меньше проблем для здоровья и окружающей среды, чем солнечные элементы с теллуридом кадмия, с которыми они конкурируют.
Солнечные элементы CIGS имеют тонкую пленку селенида меди-индия и селенида меди-галлия и следовое количество натрия. Эта пленка CIGS действует как полупроводник с прямой запрещенной зоной и образует гетеропереход, поскольку запрещенные зоны двух разных материалов неравны. Тонкопленочный элемент наносится на подложку, такую как натриево-известковое стекло, металл или полиамидная пленка, для образования контакта с задней поверхностью. Если для подложки выбран непроводящий материал, в качестве проводника используется металл, такой как молибден. Контакт передней поверхности должен быть в состоянии проводить электричество и быть прозрачным, чтобы позволить свету достигать ячейки. Такие материалы, как оксид индия-олова, легированный оксид цинка или, в последнее время, современные органические пленки на основе нанотехнологического углерода, используются для обеспечения этого омического контакта.
Ячейки сконструированы таким образом, что свет проникает через прозрачный передний омический контакт и поглощается слоем CIGS. Там образуются электронно-дырочные пары. «Обедненная область» образуется на гетеропереходе материалов p- и n-типа легированной кадмием поверхности ячейки CIGS. Это отделяет электроны от дырок и позволяет им генерировать электрический ток (см. Также солнечный элемент). В 2014 году лабораторные эксперименты показали рекордную эффективность 23,2% для ячейки CIGS с модифицированной структурой поверхности. Однако коммерческие ячейки CIGS имеют более низкую эффективность, при этом большинство модулей достигает конверсии около 14%.
Во время производственного процесса осаждение пленок CIGS на подложку часто выполняется в вакууме с использованием процесса испарения или распыления. Медь, галлий и индий осаждаются поочередно и отжигаются с парами селенида, в результате чего получается окончательная структура CIGS. Осаждение может быть осуществлено без вакуума, с использованием наночастиц или гальваники, хотя эти методы требуют большей разработки, чтобы быть экономически эффективными в больших масштабах. Разрабатываются новые подходы, которые больше похожи на технологии печати, чем на традиционное изготовление кремниевых солнечных элементов. В одном процессе принтер наносит капли полупроводниковых чернил на алюминиевую фольгу. Последующий процесс печати наносит дополнительные слои и передний контакт поверх этого слоя; фольга затем разрезается на листы.
Солнечные элементы CIGS могут быть изготовлены на гибких подложках, что делает их пригодными для различных применений, для которых современные кристаллические фотоэлектрические и другие жесткие продукты не подходят. Например, гибкие солнечные элементы CIGS предоставляют архитекторам больше возможностей в дизайне и дизайне. Солнечные элементы CIGS также являются частью веса кремниевых элементов и могут быть изготовлены без стекла, чтобы быть устойчивыми к разрушению. Они могут быть интегрированы в транспортные средства, такие как тракторные прицепы, самолеты и автомобили, поскольку их низкий профиль минимизирует сопротивление воздуха, и они не добавляют значительный вес.
