ScopeX在薄膜太阳能电池CIGS的元素含量及膜层厚度检测中的应用

应用背景

近十几年世界范围内的太阳能电力供给保持了20%~30%强劲的年增长率，成为可持续发展的新型能源中是不可或缺的一部分。

由于一系列新材料、新结构和新工艺的引入,传统薄膜太阳能电池技术得到了快速发展。其中CdTe、CIGS、PSC薄膜太阳能电池的转换效率都大于22%。CdTe、CIGS薄膜太阳能电池的产业化和规模应用也取得了很大的进展。其中，CIGS光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。

CIGS简介

CIGS薄膜太阳能电池，由Cu（铜）、In（铟）、Ga（镓）、Se（硒）四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，是组成电池板的关键技术。该产品具有光吸收能力强，发电稳定性好、转化效率高、弱光性能好，白天发电时间长、发电量高、生产成本低以及能源回收周期短等诸多优势。是大型硅基太阳电池成本效益较高的替代产品。

CIGS的组成

CIGS电池由基材(通常为玻璃) 上的薄膜堆叠而成。钼和锌氧化物层形成电触点，p型CIGS薄膜作为太阳光吸收层，而较薄的n型硫化镉(CdS)层则形成p-n结。CIGS薄膜太阳电池通常是通过在基材上蒸发出与/或溅射淀积成分进行生产。在采用硒蒸汽处理CIGS层之前，铜、铟、 镓首先沉积析出。之后，硒蒸汽与这些金属发生反应，共同组成最终制备的薄膜成分。

CIGS薄膜太阳能电池，其膜层结构如下图所示：

XRF在CIGS的元素含量及膜层厚度检测中的应用

控制薄膜成分的制备是一项极具挑战性的工作，需重复生产满足不定商业需求量的膜层。由于电池的电学特性取决于不同膜层的准确成分，所以它的性能将会受到一定影响。界面上形成的各种化学物质的结构与本质的不同，可应用XRF对膜层的成分及膜层厚度进行精准分析。

使用浪声ScopeX桌面式分析仪对某几组CIGS样品进行元素含量及膜层厚度检测，检测结果如下：