Джерело: britannica.com
Сонячна батарея CIGS, в повному сонячному елементі з селеніду селеніду інді-галлію, тонкоплівкового фотоелектричного пристрою, що використовує напівпровідникові шари селеніду міді галію (CIGS) для поглинання сонячного світла і перетворення його в електрику. Хоча сонячні елементи CIGS вважаються на ранніх стадіях широкомасштабної комерціалізації, вони можуть вироблятися за допомогою процесу, який має потенціал для зниження витрат на виробництво фотоелектричних пристроїв. Оскільки продуктивність, рівномірність і надійність продуктів CIGS покращуються, технологія має потенціал значно розширити свою ринкову частку і може з часом стати «руйнівною» технологією. Крім того, враховуючи небезпеку вилучення та використання кадмію, сонячні батареї CIGS забезпечують менше медичних та екологічних проблем, ніж сонячні елементи телуриду кадмію, з якими вони конкурують.
Сонячні клітини CIGS мають тонку плівку селеніду міді індію і селеніду міді галію і слідової кількості натрію. Ця плівка CIGS діє як прямий напівпровідник з забороненою зоною і утворює гетероперехід, оскільки смуги пропускання двох різних матеріалів нерівні. Тонкоплівкову клітинку осаджують на підкладку, таку як сода-вапняне скло, метал або поліамідна плівка, для формування контакту задньої поверхні. Якщо для підкладки вибирають непровідний матеріал, то в якості провідника використовують метал, такий як молібден. Контакт передньої поверхні повинен бути здатний проводити електрику і бути прозорим, щоб світло досягало клітини. Для забезпечення омічного контакту використовують такі матеріали, як оксид олова індію, легований оксид цинку, або, нещодавно, сучасні органічні плівки на основі нано-інженерного вуглецю.
Клітини виконані таким чином, що світло надходить через прозорий передній омічний контакт і поглинається в шар CIGS. Там формуються електронно-діркові пари. На ділянці гетеропереходу матеріалів p- та n-типу легованої кадмієм клітини CIGS утворюється “область виснаження”. Це відділяє електрони від отворів і дозволяє їм генерувати електричний струм (див. Також сонячні елементи). У 2014 році лабораторні експерименти дали рекордну ефективність 23,2% клітиною CIGS з модифікованою поверхневою структурою. Однак комерційні клітини CIGS мають меншу ефективність, причому більшість модулів досягають приблизно 14% конверсії.
Під час процесу виробництва осадження плівок CIGS на підкладку часто здійснюють у вакуумі, використовуючи або випарний, або розпилювальний процес. Мідь, галій і індій відкладаються по черзі і відпалюються парами селеніду, що призводить до остаточної структури CIGS. Осадження можна проводити без вакууму, використовуючи наночастинки або гальванічне покриття, хоча ці методи вимагають більшого розвитку, щоб бути економічно ефективними у великих масштабах. Розробляються нові підходи, які більш схожі на технології друку, ніж традиційне виготовлення кремнієвих сонячних елементів. В одному процесі принтер наносить на алюмінієву фольгу краплі напівпровідникової фарби. Подальший процес друку друкує додаткові шари і передній контакт поверх цього шару; Потім фольгу розрізають на листи.
Сонячні елементи CIGS можуть бути виготовлені на гнучких підкладках, що робить їх придатними для різних застосувань, для яких сучасні кристалічні фотоелектричні та інші жорсткі продукти не підходять. Наприклад, гнучкі сонячні елементи CIGS надають архітекторам більше можливостей у дизайні та дизайну. Сонячні елементи CIGS також є часткою ваги кремнієвих осередків і можуть бути виготовлені без розбиття стійкого скла. Вони можуть бути інтегровані в транспортні засоби, такі як тракторні причепи, літаки та автомобілі, оскільки їх низький профіль мінімізує опір повітря, і вони не додають значного ваги.
