米乐m6官方网站（AIST；所长：野间口保）光伏研究中心薄膜化合物半导体团队的Shigeru Niki（组长；兼任光伏研究中心副主任）、Shogo Ishizuka（研究科学家）等人（所长：近藤道雄）展示了世界上最高的光伏能源转换效率单片集成柔性太阳能电池子模块（独立认证效率）为 159%（孔径面积：757 cm²) 使用 CIGS 薄膜（太阳能电池材料）。

轻质、柔性太阳能电池作为光伏发电更广泛应用的关键技术备受关注；我们可以期待更广泛的应用，因为它们甚至可以安装在当前太阳能电池板模块无法安装的地方。然而，在集成结构的柔性太阳能电池组件中，要获得高于10%的光伏能量转换效率是极其困难的。我们攻克了碱添加控制和集成工艺的技术难题，并成功使用实用水平的子模块尺寸基板，显着提高了集成型柔性CIGS太阳能电池的光伏能量转换效率。

这项研究的结果将发表在57^第日本应用物理学会 2010 年春季会议，将于 2010 年 3 月 17 日至 20 日和第 35 届在东海大学湘南校区举行^第IEEE 光伏专家会议将于 2010 年 6 月 20 日至 25 日在美国夏威夷举行。

集成式柔性CIGS太阳能电池组件及由其供电的照明LED

近年来，全球范围内对光伏发电的兴趣日益浓厚。尽管晶体硅太阳能电池是主要的太阳能电池，但市场上也出现了各种类型的其他太阳能电池。最重要的是，CIGS太阳能电池是一种薄膜太阳能电池，具有以下优点：光伏能量转换效率高、长期可靠性优异（电池不会因老化而劣化）、纯黑色。电池的制造成本也有望降低。此外，能源回收时间约为一年，大约是传统多晶硅太阳能电池的一半。诸如轻质和柔性等特征使得薄膜太阳能电池能够安装在传统太阳能电池无法安装的地方，例如具有重量限制和/或弯曲表面的地方。其用作移动设备的电源也令人期待，并且高性能柔性太阳能电池的出现也受到了市场的欢迎。由于CIGS太阳能电池实现了薄膜太阳能电池中最高的转换效率，因此人们强烈希望实现高性能柔性CIGS太阳能电池模块。

AIST正在推动各种类型的高性能和功能性太阳能电池及其评估技术的开发，以实现光伏发电的更广泛应用和实现可持续发展的社会。光伏研究中心的薄膜化合物半导体团队负责CIGS薄膜的高太阳能电池，并正在与大学和公司合作进行电池的研发。

商用面板型CIGS太阳能电池组件具有集成结构，其中多个太阳能电池串联在玻璃基板上（图1，左）。另一方面，在柔性CIGS太阳能电池模块中，迄今为止，在每个由金属箔制成的基板上制备太阳能电池（单元电池），并使用金属电极连接多个太阳能电池以形成栅格结构电极（图1，右）。在柔性基板上形成一体化结构比较困难，并且由于高精度碱添加控制等要求带来的问题，无法实现高光伏能量转换效率。值得注意的是，使用GaAs（砷化镓）和硅等晶体材料制造的柔性太阳能电池也具有栅极结构。

图。图1 集成型（左）和栅电极型（右）模块的外观及剖面结构示意图

通过采用一体化结构，太阳能电池表面上不需要栅极或汇流条，并且即使通过单个太阳能电池模块片也可以提供高电压。如果实现高效集成型柔性太阳能电池，则可以利用最终产品的灵活性和施工的便利性等优势，找到更广泛的应用。并扩展 AIST 迄今为止培育的技术。

该成果是在新能源产业技术综合开发机构（NEDO）太阳能发电系统未来技术研究开发合同项目“CIGS太阳能电池高性能技术研究开发（2006-2009财年）”中取得的。

迄今为止，AIST开发了激光划线和机械划线等集成加工技术，将CIGS层切割成宽度为数毫米、线之间间隔为数十微米的线，并实现了使用玻璃基板的集成型子模块的世界最高水平的性能。该技术进一步增强并专门用于柔性基板，我们成功地使用柔性陶瓷基板集成了 CIGS 太阳能电池。

在CIGS太阳能电池中，已知通过添加Na（钠）等碱金属而获得高光伏能量转换效率的被称为碱效应的性能改善效果。当我们使用基板时，除了用于面板型组件的钠钙玻璃之外，还需要高精度的碱控制技术来提高光伏能量转换效率。 AIST建立了一种通过形成碱硅酸盐玻璃薄层作为稳定碱源并通过控制形成条件来控制CIGS层中碱含量的技术。该技术应用于子模块尺寸的柔性基板，以开发 CIGS 太阳能电池。

柔性陶瓷基板用于开发CIGS太阳能电池。在基板上形成超薄（01μm）碱硅酸盐玻璃层，以通过碱效应实现性能增强，并在该层上形成钼背接触电极层。然后，通过蒸镀法形成厚度约2μm的CIGS膜，即发电层。图 2 显示了本研究中制造的子模块的太阳能电池特性。将17块单电池串联在基板上，制作集成型柔性CIGS太阳能电池子模块，光电转换效率达到159%（开路电压1159 V，短路电流1488 mA，填充因子699%）。

图。 2 使用陶瓷基板（厚度 300 µm）制造的 17 片集成式柔性 CIGS 太阳能电池子模块的独立认证效率测量结果

图3示出了所开发的集成式柔性CIGS子模块的外观以及由子模块切割而成的长10cm、宽2cm的矩形CIGS太阳能电池模块，在荧光灯照射下发电使LED发光。

图。图3（左）使用厚度为100μm、尺寸为10×10cm的陶瓷基板制作的集成型子模块的外观2尺寸； （右）柔性太阳能电池模块，通过使用厚度为 300 µm（尺寸相同）的基板从子模块切割而成，为 LED 发光

在栅电极型模块的情况下，CIGS太阳能电池片提供的电压小于1V，相当于单个太阳能电池的电压。可以获得高于10V的电压，与集成型模块中串联太阳能电池的数量成比例。因此，集成型太阳能电池模块可以驱动需要高工作电压的装置。此外，即使受光面部分被遮蔽，集成型太阳能电池模块也能发挥作用。

为提高集成型柔性太阳能电池子模块的效率而开发的元件技术基本上可以应用于各种类型的基板材料。我们将通过与企业合作，推动其适用于大面积基板的研发，以及实现更低成本、更高性能的集成型柔性太阳能电池组件和产业化。