陈小青， 杨少鸿， 曲晶晶， 张永哲， 严 辉

(北京工业大学材料科学与工程学院， 北京 100124)

太阳能是一种新型可再生能源，因其具有资源丰富、可直接开发利用、便于采集、安全无污染等优点，受到人们的青睐. 目前对于太阳能发电的利用方式主要分为光热发电和光伏发电，其中光伏发电的发电装置更为简单稳定、成本更低，因而应用场景更为灵活，近年来受到广泛关注.

太阳电池是实现光伏发电的装置，其中的光活性半导体材料可以将光能直接转换为电能. 按照吸收层选取的光活性半导体材料种类可以将太阳电池分为传统晶硅太阳电池、砷化镓太阳电池、薄膜太阳电池和其他新兴太阳电池等. 其中晶硅太阳电池光电转换效率高、工艺成熟，目前占据行业的主导地位，占市场份额的90%以上，但是其对材料纯度要求苛刻且受制备工艺限制，制备成本与能耗较高，同时造成的污染较为严重. 砷化镓虽然具有很高的能量转换效率，但是由于使用剧毒元素砷，且制备成本高昂，目前只应用于航空航天领域. 新型太阳电池目前虽然发展势头迅猛，但是受限于其光电转换效率、稳定性、成本等要素，短时间内难以实现商业应用. 相比而言，薄膜太阳电池具有高光吸收系数(～105cm-1)[1]，因而可以实现较高的光电转换效率. 根据美国国家能源部可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory，NREL)最新统计的太阳电池能量转换效率，作为典型的薄膜太阳电池，铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)太阳电池能量转换效率已经突破了22%. 除了光电转换效率之外，薄膜太阳电池普遍可以使用玻璃、不锈钢作为衬底，大幅降低了生产成本，同时，使得太阳电池可以应用于柔性电子器件. 因此薄膜太阳电池是目前的重要研究方向，是未来光伏行业的重要方向之一[2]. 其中，相较有毒的CdTe而言，CIGS太阳电池更具安全性.

1 CIGS太阳电池简介

CIGS是一种新型的半导体材料，是在铜铟硒(CIS)半导体材料中掺入少量的ⅢA族元素镓替代部分铟元素而形成的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族四元化合物，具有黄铜矿结构，如图1所示. 由于镓元素的添加可以改变材料的带隙，使CIGS的带隙能在1.04～1.67 eV变化，因此CIGS与太阳光谱更加匹配. CIGS属于直接带隙半导体，具有高达105cm-1的光吸收系数，仅需要2 μm厚的薄膜就可吸收大部分的太阳光[3]. 另外，CIGS具有很好的稳定性，抗辐射能力强，使用寿命长[4]，非常适合作为太阳电池吸收层的材料，根据美国NREL的效率统计，CIGS太阳电池在一个太阳光强照射下的最高能量转换效率已经达到23.35%[5].

2 铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法

CIGS吸收层的制备方法主要分为真空法和非真空法，真空法主要包括多元蒸发法和磁控溅射法，非真空法主要包括电沉积法和喷涂热解法. 其中，真空法是目前大规模生产所采用的主要方法，其优点在于生产薄膜均匀性好，制成器件的光电能量转换效率高，且技术成熟，但相对非真空法，制备成本比较高.

2.1 真空蒸发法

真空蒸发法是在真空条件下，通过热源对合金靶材加热，使原子或分子蒸发，沉积到基底上的工艺. 真空蒸发主要可分为一步法、二步法和三步法[6].

一步法是将Cu、In、Ga、Se四种元素按比例共同沉积到衬底上. 这种工艺优点是操作简单，缺点是很难控制薄膜的组分，结晶性较差. 最终制备出的电池能量转换效率较低.

二步法是由波音公司首先提出的，具体工艺为在衬底温度为400～450 ℃时，先沉积一层富铜的CIGS薄膜，第二步提高衬底温度到500～550 ℃，提高In、Ga沉积速率，同时降低Cu沉积速率，最终得到表现为贫铜成分的CIGS薄膜. 相比于一步法，二步法可以调控薄膜的组分，并且有助于晶粒的增大，但缺点是由于Cu含量的变化，造成薄膜体积变化，导致CIGS薄膜黏附力降低，容易从衬底脱落[7].

三步法是由NREL提出的，具体工艺为首先当衬底温度为300～400 ℃时，蒸发In、Ga、Se元素，制备出(In0.7,Ga0.3)2Se3预制层，之后提高衬底温度至500～600 ℃，蒸发Cu、Se，得到富铜的薄膜，最后，蒸发In、Ga、Se，最终得到贫铜成分的CIGS薄膜，此工艺优点是制备的薄膜成分控制精确、晶粒尺寸大且不会降低薄膜黏附性. 目前，绝大多数高效率的CIGS太阳能电池均采用三步法制备[8].

2.2 磁控溅射法

磁控溅射法的原理是，在真空条件下，在阴极和阳极之间加入电场，氩原子被电离，在电场作用下，电子飞向基片，氩离子飞向阴极靶材并以高能量轰击靶材表面，使靶材发生溅射，溅射出的靶材原子或分子沉积到基片上，形成薄膜. 电子在电场力和磁场力的共同作用下，在垂直于磁场平面内做圆周运动，电子的运动路径加长，可以和更多氩原子发生碰撞，使其电离，从而提高沉积效率. 通常使用磁控溅射法制备Cu、In、Ga的预制层，之后将预制层置入高温的Se气氛中进行硒化，最终得到CIGS薄膜. 此方法的优点在于成膜速率高，成分均匀，可实现大面积生产，缺点是成本相对较高[9].

2.3 喷涂热解法

喷涂热解法是将含有预沉积的金属Cu、In、Ga元素的金属盐加热融化，之后用高速喷枪将溶液喷涂到基片上，得到预制层，之后再进行硒化退火，最终制备出CIGS薄膜. 喷涂热解法的优点是不需要使用大型真空设备，可以有效降低成本，缺点是制备过程中，薄膜会引入少量杂质，影响成膜质量[10].

2.4 电沉积法

电沉积法的原理是溶液中金属阳离子在电场作用下，向阴极移动，得到电子，发生还原反应生成单质，在阴极表面析出而形成薄膜. 电沉积法可以直接制备出CIGS薄膜，也可制备出Cu、In、Ga预制层，后经过高温硒化退火工艺制备出CIGS薄膜. 电沉积法的优点在于生产成本低，且适合大规模生产，但由于沉积过程中很难控制元素比例，导致其成膜质量较差，重复性很低. 电沉积法可分为一步沉积法和分步沉积法.

一步沉积法是指在一个电解槽中，使用一次电化学沉积，使各元素离子按照一定比例实现共沉积的方法. 一步沉积法方法简单、工艺流程短. 但是电化学过程复杂，薄膜中元素比例很难精确控制，容易形成杂相. 因此需要调整沉积电位、溶液的组分、pH值，并向溶液中加入一定浓度的络合剂来调整沉积出薄膜的成分和结构[11].

分步沉积法是指每次沉积一种元素，制备成堆叠层结构，这种方法可以精确控制每一层的厚度，进而控制薄膜中的元素比例. 但是缺点在于工艺流程长，工艺复杂[12].

3 碱金属掺杂的发展

1993年，Hedström等[13]发现，使用钠钙玻璃做衬底制备出的CIGS太阳电池，由于Na元素的引入，导致其开路电压VOC、填充因子FF、电池效率η均有明显提升，同时也改变了CIGS吸收层的形貌. 1997年美国NREL的Contreras等[14]分别向CIGS吸收层中掺入了Na、K、Cs，发现3种元素的掺入都可以提升器件电学性能，主要表现为VOC提升. 在3种元素中，Na对于电池开路电压的提升最为明显. 2005年，瑞士联邦材料测试与研究实验室(EMPA)的Rudmann等[15]采用NaF沉积后处理工艺，将以聚酰亚胺树脂(PI)为衬底的电池效率提升到14.1%. 2013年，EMPA的Chirilă等[16]采用沉积后处理工艺在CIGS吸收层中掺入K，使PI柔性衬底的太阳电池效率达到20.4%. 2016年，德国太阳能和氢能研究中心的Jackson等[17]通过采用重碱金属沉积后处理工艺，制备出CIGS电池效率达到22.6%，再次创造了世界纪录.

4 碱金属掺杂工程方法

图2是CIGS吸收层碱金属掺杂工程的3种方法[18]：前掺法、中掺法和后掺法. 前掺法是指在沉积CIGS层之前沉积一层碱金属预制层来实现掺杂；中掺法是指碱金属与各元素共同沉积从而制备CIGS吸收层的方法；后掺法是指在CIGS层沉积后，再沉积碱金属并进行退火处理的工艺.

4.1 前掺法

前掺法是最早使用的碱金属掺杂工艺. 当使用钠钙玻璃(SLG)作为衬底时，玻璃中的Na向CIGS层自发扩散，实现掺杂[13]. 这种方法比较简单，但是无法控制Na元素分布的均匀性，因此往往只适合小尺寸器件制备. 另一种前掺方法是在Mo背电极上先沉积一层碱金属氟化物(MF)，在后续工艺中，F-与Se原子在高温下会发生反应生成SeF6气体，最终离开吸收层[19]. 这种方法可以通过控制MF前驱体厚度来控制碱金属元素的掺杂量.

4.2 中掺法

中掺法一般采用碱金属氟化物与GIGS薄膜共同蒸发，制备出碱金属掺杂的CIGS吸收层[20].

因此，碱金属的中掺法可以选择在真空蒸发法的三步的某一步或几步中掺入，对于薄膜的影响也有所不同. Güttler等[20]在三步中分别掺入Na，并对薄膜结构进行分析，图3是薄膜SEM照片，结果发现，在第1步和第2步中掺入Na，会导致靠近Mo背电极的区域和CIGS表面区域的产生大量小尺寸晶粒，而在第3步掺入Na，薄膜中只有CIGS表面存在少量小尺寸晶粒，最终制备出的电池效率也最高.

4.3 后掺法

后掺法是指在CIGS吸收层沉积完成后，在吸收层表面沉积一层碱金属氟化物，接下来采用退火方式实现碱金属原子的扩散和掺杂[21]. 由于是在CIGS薄膜制备之后进行的，碱金属沉积后处理(post deposition treatment，PDT)法不会改变薄膜生长动力学，但可以对CIGS薄膜中元素的扩散产生影响.

此外，从器件钝化的角度来考虑，Zhang等[22]通过器件模拟证明了后掺法与前2种方法相比，对于CIGS/CdS界面电学性质的改善效果最为明显. 当前，这种方法制备出的器件效率也最高，使用PDT法制备出的高效CIGS太阳电池能量转换效率普遍突破了20%[15-16].

5 碱金属掺杂对CIGS太阳电池的影响

5.1 碱金属作用机理

目前普遍认为，碱金属掺杂可以通过钝化CIGS吸收层内部或表面的施主缺陷，提高薄膜中空穴的浓度，降低费米能级，进而抑制了吸收层内部和界面的载流子复合，最终提升太阳电池的VOC和FF[23].

碱金属元素对于CIGS薄膜的作用机理已经得到广泛研究，但针对不同的机理，目前仍然存在争议，以Na元素为例，目前普遍认为Na对于薄膜的影响主要有3个方面[24-27].

1) 相分离引起的带隙调控

高浓度Na元素会在薄膜中发生如下反应

Na取代CuInSe2中的Cu而形成新的NaInSe2相. 这种新相的带隙大于CuInSe2. 理论计算表明，如果将CuInSe2中的1/8的Cu替换为Na，则带隙预计将增加0.11 eV，带隙的增大有利于开路电压的提升. 同时，NaInSe2的存在会使薄膜具有(112)的择优取向. 此外，还发现NaInSe2和CuInSe2的相互固溶度是有限的，过量的Na还会引发反应

因此，许多实验中观察到，取代反应可能导致相分离以及表面或晶界上发生第二相沉淀现象.

2) 浅能级掺杂引起的载流子浓度调控

低浓度Na会形成点缺陷. 具体表现为：

Na取代CIGS中Cu形成NaCu替位缺陷，但是NaCu缺陷在电学上不活泼，对薄膜性能影响较小.

3) Na的引入能钝化硒空位缺陷VSe

研究表明VSe属于施主缺陷，会降低CIGS吸收层的有效受主掺杂. 同时VSe作为光生电子与空穴的复合中心，会损耗器件中的光生载流子，降低电池效率[28]. 而Na的引入可以有效减少VSe. 其原因在于，引入Na会降低薄膜表面功函数，进而削弱氧分子键，形成可进入CIGS晶格的活性氧原子. 这些活性氧原子可以与VSe发生如下反应：

O+CunInnSe2n-1VSe→CunInnSe2n-1O

从而消除部分VSe，抑制VSe导致的光生电子空穴的复合.

其他碱金属对于CIGS薄膜的影响机制与Na相似. 通过分析各类碱金属缺陷的形成能，可以判断这些缺陷的浓度. Malitckaya等[29]计算出不同价态的碱金属元素(AM)替位缺陷的形成能与费米能级的关系，如图4所示.

影响薄膜性能的缺陷主要是铜替位缺陷(AMCu)和硒替位缺陷(AMSe). 从能量角度上可以看出，在CIGS中，相比In、Se原子，Cu原子优先被AM原子取代. 在各种AM原子中形成的AMCu缺陷中，LiCu和NaCu缺陷形成能较为接近，均小于0.5 eV. 而从Na到Cs，AMCu杂质缺陷形成能依次增加，虽然这类缺陷在电学上并不活泼，但仍然可以通过占据原有的Cu空位，进而影响载流子的浓度. 另一方面，AM原子也可以取代Se形成AMSe缺陷，对于不同AM原子来说，AMSe缺陷形成能都比较相近. 图4中可以看出，在掺Li和Na的样品中，在所有化学条件下，硒替位缺陷(LiSe和NaSe)的形成能均高于铜、铟替位缺陷，故此种缺陷很难形成. 而仅有在掺K、Rb和Cs的样品中，在贫硒条件下，硒替位缺陷的形成能才低于铜替位缺陷，K、Rb和Cs才有可能占据Se位. 即使在以上情况下，但是由于AMSe(AM=K、Rb或Cs)缺陷形成能还是大于1.2 eV，所以薄膜中缺陷的浓度仍然很低.

此外，对于AM原子，特别是Li和Na，由于具有较小的离子半径，可以占据晶格的间隙位置形成间隙缺陷. 测试发现，对于Na、K、Rb、Cs来说，四面体配位是最稳定的结构，而对于Li，八面体配位则更稳定[29].

除了碱元素，其他元素的掺杂也会对CIGS薄膜产生影响，Zhang等[30]研究了Ag掺杂对CIS薄膜结构和光学性能的影响机理. 作者通过电化学法在Mo覆盖的钠钙玻璃衬底上沉积CuIn合金，并在CuIn前驱体表面通过溅射的方法引入Ag元素，之后使用快速热退火处理工艺制备出ACIS薄膜. 作者调节了薄膜中Ag含量，发现当薄膜中Cu与In的原子数量比一定时，随着Ag含量的增加，ACIS薄膜由CuInSe2和(AgCu)InSe2相逐渐转变为(AgCu)InSe2和Ag/Cu2-xSe相，反应过程如图5所示. 同时发现Ag+含量对表面形貌也有显著影响，具体表现为，当Ag与Cu的原子数量比超过24.9%时，细小的晶粒消失，纵向晶界开始消失，晶粒尺寸趋于均匀，薄膜表面变得致密. 作者可以通过控制掺入Ag+的量来调节ACIS的带隙，进而可以改善薄膜的光电流，随着薄膜中Ag含量的增加，暗电流随着负电位的增加而减小. 而对于薄膜表面电学性质而言，当Ag和Cu与/In的原子数量比大于1.09时，富铜的ACIS薄膜具有n型导电特征. 而当Ag和Cu与In的原子数量比大于1.15以上时，薄膜表面主要表现出n型电导特性.

5.2 碱金属掺杂对薄膜形貌的影响

对于吸收层中碱元素的分布，研究表明，Na不会存在于CIGS晶体内部，只会在晶界处积累[24,31]，Cojocaru-mirédin等[32]发现K在吸收层中的分布与Na基本相同.

CIGS吸收层的形貌对于太阳能电池的性能也会直接产生影响，普遍认为薄膜中晶粒尺寸增大可以减少缺陷数量，减少载流子复合，提升器件性能，反之，薄膜中晶粒尺寸减小会增加晶界数量，增多缺陷，加剧载流子复合.

碱元素对于薄膜形貌的影响在目前的研究中仍存在很大争议，很多研究表明，碱金属掺杂可以促进晶粒长大. Shin等[33]分别使用硼硅酸玻璃(BSG)和钠钙玻璃(SLG)作为衬底，采用三步真空蒸发法制备CIGS吸收层，图6为样品SEM图片，可以看出SLG样品的晶粒尺寸要明显大于BSG样品. XPS测试结果发现在SLG衬底上生长的CIGS吸收层表面存在Na，而生长在BSG衬底上CIGS吸收层没有检测到Na的存在，该小组认为Na的存在可以促进晶粒长大. Contreras等[14]的实验结果也表明Na、K、Cs的前驱体都会促进薄膜的晶粒尺寸增加，而其中Na的晶粒尺寸增加现象更为显著.

但是也有很多人报道了相反的结果，如Rudmann等[34]使用具有碱扩散阻挡层(Al2O3)的钠钙玻璃(SLG)作为衬底，采用三步真空蒸发法沉积厚度约2 mm的CIGS吸收层. 为了研究了不同的Na掺杂浓度和不同掺杂方法对于薄膜形貌的影响，该小组分别使用前掺法和中掺法向CIGS吸收层中掺入Na，具体样品见表1，前掺的3组样品分别通过沉积20或40 nm的NaF前驱体层(NaF_pre20，NaF_pre40)和不沉积Al2O3阻挡层SLG(Na_SLG)完成掺杂. 中掺的3组样品分别在三步真空蒸发法第1步加入相当于20或40 nm的量的NaF(NaF_1st20，NaF_1st40)和第2步加入相当于40 nm的量的NaF(NaF_2nd40)完成掺杂. 另外设置无Na的样品(Na_0)作为对比. 图7所示是扫描电子显微镜拍摄的样品横截面图片，该小组发现，与无Na掺杂样品相比，掺入Na的样品的晶粒尺寸明显减小. 而且随着Na浓度的增加，这种晶粒尺寸缩小更加明显，并且这种变化趋势与所使用的Na掺杂方法无关. 但是该小组也证明Na的掺杂仍然可以提升CIGS电池的性能. Ishizuka等[35]也发现在CIGS的横截面SEM图像中，Na的存在会使晶粒尺寸减小. 但是他认为Na的存在也会使薄膜表面变得平滑. 在表征薄膜表面形貌的时候，这种光滑的表面可能导致晶粒尺寸增大的错误判断.

表1 CIGS吸收层的样品成分特性[34]

5.3 碱金属掺杂对太阳电池器件性能影响

目前，碱金属的掺杂对于器件性能的影响已经得到广泛研究，研究结果丰硕. 如Hedström等[13]使用几种不同材料作为衬底制备出CIGS太阳电池并进行对比，其结果表明使用钠钙玻璃做衬底的电池，其开路电压和填充因子要高于使用其它衬底的电池，结果见表2. 之后对薄膜进行XPS分析，在薄膜中发现了Na. 该小组认为由于Na的存在，影响了薄膜多晶的结构，提升了电学性能. 后来Granata[25]等通过实验表明，当薄膜中Na原子分数为0.1%时，对于电池的性能提升最显著.

表2 不同衬底上CIGS电池的开路电压和填充因子[13]

Contreras等[14]初步研究了其他碱金属对于薄膜性能的影响. 该小组在氧化铝基底上分别沉积厚度约20 nm的NaF、KF和CsF的前驱体，另设置不做处理的样品作为对比，后均采用共蒸法沉积CIGS吸收层. 通过对薄膜电导率的测量，该小组确认了由于Na的存在，薄膜电导率增加了大约2个数量级. K也可以产生相似的效果，但增大程度较小. 而Cs对于薄膜电导率提升十分有限，甚至在某些情况下会降低电导率. 同时还观察到，对于掺入Na的吸收层，随着薄膜中In含量的增加，电导率的增益效果会降低. 当Cu与In的原子数量比接近0.5时，电导率的增加仅约1个数量级，结果见图8. 随后该小组统计了各个样品的I-V参数，如表3所示，发现所有碱金属元素都可以提升薄膜的开路电压VOC、填充因子FF和器件效率，其中Na的提升最为显著，K次之，Cs对于薄膜电学性能的提升最小.

Rudmann等[15]为了进一步研究Na对于薄膜电学性能的影响，在不锈钢衬底上，使用PDT法制备出Na掺杂CIGS电池，并绘制了J-V特性曲线，见图9，最终得到能量转换效率为η=12.6%的Na-PDT电池(VOC=605 mV，FF=71.8%，JSC=29.0 mA/cm2)，与η=8.4%的无Na电池(VOC=523 mV，FF=52.5%，JSC=29.5 mA/cm2)对比发现，NaF-PDT电池效率提升50%以上，其中，NaF-PDT电池的开路电压VOC和填充因子FF要明显高于无Na电池，而两者的短路电流密度JSC的差异不大. 由于PDT并不会对于薄膜的生长动力学产生影响，因此研究人员认为，由于Na的扩散导致净载流子浓度和膜内电导率改善，从而提高电池效率.

Laemmle等[31]使用Al2O3作为衬底，通过KF-PDT掺入K制备出CIGS太阳电池，研究K对于薄膜电学性能的影响，其J-V特性曲线如图10所示. 将经过和未经过K处理使用的氧化铝基板的太阳电池与使用标准钠钙玻璃(SLG)基板上的太阳电池进行了比较，结果见表4. 用K处理过的太阳电池相比未经处理的电池，效率η增加了43%，开路电压VOC增加了22%，填充因子FF增加了17%，JSC没有明显变化. 在氧化铝基板上使用KF-PDT时，可以达到与SLG电池相同的效率. 该小组认为虽然KF-PDT与NaF-PDT相比仍有差距，但是K元素掺杂也具有进一步提升CIGS的电池效率的潜力.

表3 CIGS器件的I-V参数[14]

在此基础上，2013年，Chirilă等[16]发现，在NaF-PDT处理后在硒气氛下蒸发KF，可以增加薄膜中K的含量，并降低Na的含量，并把这种现象归结为离子交换的作用. 同时也发现KF-PDT可以改变吸收层表面附近化学成分的分布，主要表现为Cu、Ga含量的降低. 最终该小组制备出效率达到20.4%的太阳电池，电池J-V和P-V曲线如图11所示.

2016年，德国太阳能和氢能研究中心的Jackson等[17]通过PDT在CIGS吸收层掺入重碱金属元素Rb，最终获得能量转换效率22.6%的电池，创造了当时的世界纪录，器件参数见图12. 将掺杂重碱元素Rb和Cs的电池和掺K的电池做对比，测量了电池的能量转换效率、开路电压、填充因子和短路电流密度，结果见图13. 发现所有碱元素对于电池效率的提升都主要源于开路电压的增加，其中KF-PDT的增益效果要高于RbF-PDT和CsF-PDT. 但是电池效率的变化趋势却和开路电压的变化并不完全一致，这主要是由于KF-PDT会造成一部分JSC的损失，因此使用RbF-PDT和CsF-PDT的CIGS太阳电池表现出更高的能量转换效率. 同时发现，由于离子交换机制的存在，PDT会倾向于将重碱(Rb、Cs)引入CIGS吸收层，而将轻碱(Na、K)排出.

表4 样品的J-V参数最大值和平均值[31]

6 总结与展望

CIGS太阳电池作为一种新型薄膜太阳电池，具有光吸收系数高、弱光性能好、稳定性高、成本低廉等优势，具有很好的发展前景，但是目前主要受能量转换效率的影响，在市场竞争中仍处于劣势. 自从1993年，研究人员发现掺杂碱金属Na可以明显提高CIGS太阳电池性能以来，人们对于CIGS碱金属(Na、K、Rb、Cs)的掺杂做了十分深入的研究，也取得了很多突破性的进展，多次创造了CIGS太阳电池能量转换效率的世界纪录，缩短了与晶硅太阳电池的差距.

目前普遍认为，在3种掺杂方法中，碱金属沉积后处理法(PDT)会影响元素的扩散而不会改变CIGS薄膜生长动力学，所以制备出的电池器件往往可以具有更高的能量转换效率. 碱金属提高器件性能的主要机理是钝化晶体中缺陷，从而提高载流子浓度和薄膜电导率，提高电池的开路电压和填充因子. 此外，碱金属掺杂也会影响吸收层中的元素分布和薄膜的结晶性，最终提升电池的能量转换效率. 研究人员先后采用NaF-PDT、KF-PDT、RbF-PDT工艺，将CIGS太阳电池效率不断提升，目前CIGS器件的实验室能量转换效率已经接近24%.

虽然碱金属掺杂对于薄膜电学性能的提升效果得到了广泛的认可，但是对于碱金属掺杂CIGS吸收层的作用机制仍然存在很大争议，很多实验现象并不能被很好地解释，甚至很多实验人员得出了截然相反的实验结论，因此，需要对碱金属的影响机理进行更加深入的研究.