簡介
銅銦硒太陽能薄膜電池（簡稱銅銦硒電池）是在玻璃或其它廉價襯底上沉積若干層金屬化合物半導體薄膜，薄膜總厚度大約為2－3微米，利用太陽光發電。銅銦硒電池具有成本低、性 能穩定、抗輻射能力強等特性，光電轉換效率目前是各種薄膜太陽電池之首，正是由於其優異的性能被國際上稱為下一時代的廉價太陽能電池，吸引了眾多機構及專家進行研究開發。但因為銅銦硒電池是多元化合物半導體器件，具有複雜的多層結構和敏感的元素配比，要求其工藝和製備條件極為苛刻，目前只有美國、日本、德國完成了中試線的開發，但尚未實現規模化生產。突出特點
CIS 太陽電池有轉換效率高、製造成本低、電池性能穩定三大突出的特點。轉換效率高
CIS薄膜的禁頻寬度為1.04eV，通過摻入適量的Ga以替代部分In，成為Cu In1= xGaxSe2 (簡稱CIGS) 混溶晶體，薄膜的禁頻寬度可在1.04～1.7 eV 範圍內調整，這就為太陽電池最佳帶隙的最佳化提供了新的途徑。所以, C IS (C IGS)是高效薄膜太陽電池的最有前途的光伏材料。美國NREL 使用三步沉積法製作的C IGS 太陽能電池的最高轉換效率為19.5%，是薄膜太陽電池的世界紀錄。
製造成本低
吸收層薄膜CuInSe2是一種直接帶隙材料，光吸收率高達105量級，最適於太陽電池薄膜化，電池厚度可以做到2～3Lm，降低了昂貴的材料消耗。C IS 電池年產1. 5MW，其成本是晶體矽太陽電池的1/ 2～1/3，能量償還時間在一年之內，遠遠低於晶體矽太陽電池。
電池性能穩定
美國波音航空公司曾經製備91cm2的C IS 組件，轉換效率為6.5%。100MW/cm2光照7900 h 後發現電池效率沒有任何衰減，西門子公司製備的CIS電池組件在美國國家可再生能源實驗室(NREL ) 室外測試設備上，經受7年的考驗仍然顯示著原有的性能。
製備方法
為降低大面積C IS太陽電池的製作成本、，各國學者提出了不同的製作方法，除了吸收層C IS 以外，其他各層通常採用真空蒸發或濺射成膜。過渡層CdS 的製備使用化學成膜法可以保證膜的緻密、均勻，易於控制，現今多採用水浴法。吸收層CIS(CIGS) 是多元化合物，原子的晶格配比及結晶狀況對其性能起著決定性的作用。目前製備CIS和CIGS吸收層有許多種方法：真空蒸發、磁控濺射、電沉積法、電子束蒸發、電鍍等等。先簡單介紹幾種製備方法。1、蒸發法製備法：作為實驗室里製備面積很小的CIGS電池樣品時，蒸發法製備的電池效率比較高，包括最高轉化率的電池的CIGS層均是蒸發法製備的。目前採用多元共蒸發法成膜工藝，雖然可製備出高水平CIGS的電池，但元素的化學配比很難靠蒸發來精確控制，因而電池的良品率不高，產業化的實現比較困難，另外蒸發法其原料的利用率低，對於貴金屬來說浪費大，不利於降低成本。這兩種方法在日本、美國、德國無論在實驗室和生產線上都有採用。
2、電沉積技術製備法：電沉積技術分為兩大類：一步法、分步法。一步法製備CIS 薄膜涉及各元素(Cu、In、Se) 的分別沉積, 其中銅和硒的電極電位遠比銦的高。這樣在沉積過程中，銦元素較難還原。通常通過調節溶液pH值、電鍍液中各元素的濃度, 使三種元素的電極電位儘可能相近，以保證三元素以接近CIS分子式的化學計量比析出。最初電化學沉積CIS薄膜採用恆電流法，後絕大多數是控制恆電位。
3、電鍍法製備法：電鍍法製備CIGS層，要製備具有理想定比、緻密和表面均勻的薄層非常困難。要獲得生產要求大面積均勻則更難。
4、硒化法是現在製備CIS (CIGS)薄膜的主流工藝，它是通過將Cu、In、Ga 合金預製膜硒化來製得C IGS 薄膜，硒化法中，Cu 和In 的厚度按配比嚴格控制，成膜方法有濺射、蒸發和電沉積等等。硒化法主要有分步蒸發硒化法，後硒化法等。分步硒化法是指將Cu+ Se和In+ Se分別共蒸後再硒化。當前，國際上比較流行”三步蒸發硒化法”製備CIGS 薄膜材料。近年來以固態硒作源的硒化(固態源後Se 化工藝) 被廣泛採用，其原料為Se+ H2固氣混合體，可以將固態Se 蒸發為飽和蒸汽，通過控制襯底溫度和蒸汽壓強，來實現硒化工藝，由此降低成本，而且無毒，工藝的重複性也有很大的提高。
5、濺射法不但可以可靠的調節各元素配比，並且製備出來的膜均勻性好，因為濺射粒子的能量比蒸發法要大的多，所以膜與基片的附著力增加，使膜緻密結實，同時還可以控制濺射速率和時間的控制，有利於提高重複性。磁控濺射一般濺射CuIn和CuGa沉積CuInGa合金預製層，然後硒化。
