1. 研究目的与意义（文献综述）

温室效应已当今主要的环境问题之一 ，气候科学家预计，下个世纪全球平均表面温度可能上升1.4至5.8℃，为了避免温度进一步升高，我们必须在更大程度上减少温室气体的排放。然而，全球近80%的能源来自化石燃料，化石燃料不仅对环境造成了不利影响，而且不可再生能源的供应是许多国家能否持续稳定发展的关键因素，因此，对于绿色环保的清洁能源的研究与开发成为了国内外工作者致力于解决该问题的重要课题。太阳能由于清洁无污染，并且具有取之无尽，用之不竭的特点，成为了世界主要发达国家可再生能源应用领域的热点。而光伏发电就是利用太阳能的重要手段之一^[1]。

太阳能电池又称光伏电池，是将光能直接转变为电能的器件。在太阳能光电池电转换材料中占有重要位置的是硅材料和化合物半导体，高成本是目前硅晶体和化合物半导体材料太阳能电池发展和应用的主要障碍^[2]。因此，一方面要降低材料的使用成本和制作成本，另一方面要提高光电转换效率。近年来，光伏行业的发展趋势是薄膜太阳能电池，因为它节省材料，运输成本低，效率高且生产速率高等优势^[3]。薄膜太阳能电池主要包括硅基薄膜电池，碲化镉（cdte）薄膜电池，砷化镓(gaas)薄膜电池，铜铟镓硒(cigse)薄膜电池，染料敏化太阳能电池(dssc)等^[4]。铜铟镓硒（cigse)薄膜太阳能电池是多元化合物半导体光伏器件，其光电转换效率是所有薄膜电池中最高的，接近于晶体硅太阳能电池，而成本则是硅晶体电池的三分之一。并且该电池性能稳定，没有衰退现象；抗辐射能力强，适用于空间使用；弱光特性好，在阴雨天也有较高的输出功率^[5]。因此，cigse薄膜太阳能电池有望得到大规模的应用。

cigse已经在小面积内实现了高达22.6%的光电转换效率值^[6]，组件生产率达到了16.5%^[7]。达到了相当高的转换效率。与其他相竞争的光伏技术相比，太阳能电池的能量转换时间非常短，对高纯材料消耗低，在照明度的宽范围内具有高性能，并且与si相比对阴影的敏感度低^[8]。cigse太阳能电池的这些特点使其在竞争中独树一帜，超过了目前市场占有率超过90%的晶态硅。尽管技术进步迅速，导致近几年性能每年增加约0.2%，进一步降低制造成本对于推动大规模调度是非常有必要的^[9.10]。典型的cigse层虽然只有几微米厚，但是大规模生产该电池会消耗大量的稀有元素铟（in）,镓（ga），可能会增加其制作成本并降低其市场竞争力。因此，若将电池吸收层厚度从传统的几微米降到500纳米以下，可达到减少in,ga消耗的目的。据有关实验研究报道的cigse的薄化结果，已经实现的厚度达1 μm左右的吸收材料的薄化，在效率上只有轻微的损失。然而，厚度接近或小于0.5 μm的材料的进一步薄化造成了大量的损失^[11-13]。超薄太阳电池性能差的主要原因是短电流密度（jsc）的大幅度下降，这在很大程度上被认为是由于入射光量子的不完全吸收和在背接触处少数电子的复合导致的^[14-16]。因此该论文旨在分析随厚度变化的光吸收不足和背接触复合对超薄cigse太阳能电池的光电性能影响。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容、目标: 进一步地降低厚度有利于降低材料的使用成本与加工制作成本，但是光吸收不足和背接触复合会严重抑制超薄cigse太阳能电池的效率。该论文拟利用模拟软件scaps来分析随厚度变化的光吸收不足和背接触复合将如何影响超薄cigse太阳能电池的光电性能。主要包括以下几个基本内容：

a. 减薄后对其进行j-v特性测试，分析减薄后的cigse的光电性能；

b. 分析cigse电池随厚度降低时电流密度(jsc),开路电压（voc）,填充因子(ff),效率（η）四个电学参数的变化趋势；

3. 研究计划与安排

第1周：查阅相关文献并完成英文翻译；

第2周：明确研究内容，在知网查阅参考文献了解国内外关于cigse太阳能电池薄化的研究概况以及发展趋势，从中了解该课题对社会，健康，安全，成本以及环境等有关方面的影响；

第3周：完成开题报告并进行完善；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈超铭，范平，梁广兴，郑壮豪，罗景庭.铜铟镓硒薄膜太阳电池的研究进展[j].真空科学与技术学报,2013.

[2]庄大明，张弓.铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展现状以及应用前景[j].真空,2004.

[3]王波,刘平,李伟,马凤仓,刘新宽,陈小红.铜铟镓硒(cigse)薄膜太阳能电池的研究进展[j].材料导报,2011(19).