應用背景
近十幾年世界范圍內的太陽能電力供給保持了20%~30%強勁的年增長率,成為可持續發展的新型能源中是不可或缺的一部分。
由于一系列新材料、新結構和新工藝的引入,傳統薄膜太陽能電池技術得到了快速發展。其中CdTe、CIGS、PSC薄膜太陽能電池的轉換效率都大于22%。CdTe、CIGS薄膜太陽能電池的產業化和規模應用也取得了很大的進展。其中,CIGS光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首,接近晶體硅太陽電池,而成本則是晶體硅電池的三分之一,被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。
CIGS簡介
CIGS薄膜太陽能電池,由Cu(銅)、In(銦)、Ga(鎵)、Se(硒)四種元素構成最佳比例的黃銅礦結晶薄膜太陽能電池,是組成電池板的關鍵技術。該產品具有光吸收能力強,發電穩定性好、轉化效率高、弱光性能好,白天發電時間長、發電量高、生產成本低以及能源回收周期短等諸多優勢。是大型硅基太陽電池成本效益較高的替代產品。
CIGS的組成
CIGS電池由基材(通常為玻璃) 上的薄膜堆疊而成。鉬和鋅氧化物層形成電觸點,p型CIGS薄膜作為太陽光吸收層,而較薄的n型硫化鎘(CdS)層則形成p-n結。CIGS薄膜太陽電池通常是通過在基材上蒸發出與/或濺射淀積成分進行生產。在采用硒蒸汽處理CIGS層之前,銅、銦、 鎵首先沉積析出。之后,硒蒸汽與這些金屬發生反應,共同組成最終制備的薄膜成分。
CIGS薄膜太陽能電池,其膜層結構如下圖所示:
XRF在CIGS的元素含量及膜層厚度檢測中的應用
控制薄膜成分的制備是一項極具挑戰性的工作,需重復生產滿足不定商業需求量的膜層。由于電池的電學特性取決于不同膜層的準確成分,所以它的性能將會受到一定影響。界面上形成的各種化學物質的結構與本質的不同,可應用XRF對膜層的成分及膜層厚度進行精準分析。
使用浪聲ScopeX桌面式分析儀對某幾組CIGS樣品進行元素含量及膜層厚度檢測,檢測結果如下: