杨正茂

（上海电力大学 上海市 201306）

在日常生活中的各个方面都要使用能源，所以能源消耗非常的大，导致全球面临能源短缺的问题，像煤石油天然气，这些二次能源都在不断地减少，专家们根据数据的分析，得到这些能源大约还能持续50年就将消耗殆尽[1]。时代不断地进步和科学不断地发展，导致能源的使用率越来越大，所以我们要尽可能地把自然能源转化为实际中可以使用的能源，不能因为能源的短缺而影响了科技的发展。太阳能电池可以直接将光能转换成电能的装置，也因此成为当今世界热议话题之一。

本文主要介绍了CIGS 电池的优化，通过Silvaco TCAD 软件对CIGS 电池进行了结构的改良，并且进一步对电池进行了优化，优化后的CIGS 效率得到了很大提升。

1 CIGS简介

1.1 CIGS发展历史

Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)太阳能电池，最初为CIS 化合物薄膜太阳能电池，最早发生自70年代Bell 实验室Shaly 等人研究出了三元黄铜矿半导体材料的生长机理[2]等便研制出了单晶CIS 制备，受当时科科学技术的影响，成本一直高居不下，所以在当时也是受到了限制。紧接着CIGS 凭借其独特的光电特性优势以及高的转换效率开始慢慢走进人们的视线中。1999年，在Ga 代替部分In 便产生了现在的CIGS 薄膜太阳能电池，效率当时已经达到了18.8%。2016年，Jackson 等在他们的CIGS 实验室中将CIGS 电池的效率提高到了22.6%。

1.2 CIGS结构以及优点

CIGS 薄膜电池将CIGS 作为电池的衬底吸收层，是电池最核心的部分，电池的结构一般为：Mo/CIGS/CdS/ZnO/ZAO/MgF2，其中Mo 作为电池的背电极用来传导空穴，CIGS 作为电池的衬底吸收层，CdS 作为电池缓冲层，再往上是窗口层高阻的本征ZnO 和低阻ZAO，最上层便是抗反射层MgF2。……