独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长野间口裕]（以下简称“AIST”）太阳能研究中心[研究中心主任近藤道雄]化合物薄膜团队、研究组长Sakae Niki（兼研究中心副主任）、研究员Shogo Ishizuka等人是太阳能电池材料之一CIGS薄膜，太阳能电池表面无金属导线一体化结构柔性太阳能电池子模块光电转换效率全球最高159%（受光面积757cm2)。
柔性太阳能电池重量轻、可弯曲，可以安装在传统太阳能电池难以安装的地方，因此作为促进太阳能发电普及的关键之一而受到关注。然而，集成结构柔性太阳能电池模块要获得10%以上的光电转换效率极其困难。这次，我们解决了高精度碱添加控制和集成的技术问题，并成功使用实用级子模块尺寸的基板大幅提高了集成柔性CIGS太阳能电池的光电转换效率。
该成果将于2010年3月17日至20日在东海大学湘南校区举行的第57届应用物理协会会议和2010年6月20日至25日在美国夏威夷举行的第35届IEEE太阳能发电专家会议上公布。第35届IEEE光伏专家会议) 将会公布。
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集成柔性 CIGS 太阳能电池和 LED，利用其电力发光
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近年来，全球范围内对太阳能发电的兴趣日益浓厚，除了目前主流的晶体硅太阳能电池外，市场上也开始出现各种类型的太阳能电池。其中，CIGS太阳能电池是薄膜太阳能电池之一，具有以下特点：光电转换效率高、长期可靠性优异、不会随时间劣化、颜色纯黑、成本低廉。另外，能量回收时间约为一年，约为传统多晶硅太阳能电池时间的一半。柔性太阳能电池利用薄膜太阳能电池重量轻、可弯曲的特点，不仅可以安装在传统太阳能电池难以安装的负载能力有限的位置或曲面上，而且还具有作为移动设备电源的潜力，因此高性能产品的出现备受期待。特别是，由于CIGS太阳能电池在薄膜太阳能电池中具有最高的转换效率，因此人们强烈希望实现高性能柔性CIGS太阳能电池模块。
AIST正在致力于开发提高各种太阳能电池的性能和功能的技术以及评估技术，以进一步扩大太阳能发电的利用并实现可持续发展的社会。光伏发电研究中心的化合物薄膜团队负责各种太阳能电池中使用CIGS薄膜的太阳能电池，正在与大学和企业合作进行研究和开发。
目前市场上的面板型CIGS太阳能电池组件采用一体化结构，在单个玻璃基板上串联多个太阳能电池（图1左）。另一方面，柔性CIGS太阳能电池模块传统上在金属箔等单一基板上生产一个太阳能电池（单电池），并具有多个太阳能电池通过导线连接的栅极结构（图1，右）。这是因为难以在柔性基板上形成集成结构，并且还存在诸如高效率所必需的碱添加的高精度控制以及无法实现高光电转换效率等问题。此外，使用GaAs（砷化镓）和硅等晶体材料的柔性太阳能电池也具有栅极型结构。
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图1 一体化型（左）和栅极型（右）组件外观及剖面结构示意图 |
采用一体化结构，太阳能电池表面无需栅极或导线，单个太阳能电池即可获得高电压。如果实现高效集成柔性太阳能电池，由于其产品的设计自由度提高和施工更容易等优点，其应用范围有望扩大。因此，AIST通过应用和进一步开发其迄今为止积累的技术，迎接了创建具有前所未有的高性能的集成柔性CIGS太阳能电池模块的挑战。
该研究成果是受独立行政机构新能源产业技术综合开发机构委托进行的太阳能发电系统未来技术研究开发“CIGS太阳能电池高性能技术研究开发（2006-2006年）”的成果。
到目前为止，在 AIST激光划线是啊机械划线将CIGS层等层切割成数十微米宽的截面，实现了世界最高水平的玻璃基板高效集成子模块。我们通过专门研究柔性基板进一步推进了这些技术的发展，现在已经成功地使用柔性陶瓷基板集成了 CIGS 太阳能电池。
此外，在CIGS太阳能电池中，通过添加Na（钠）等碱金属，可以获得高光电转换效率碱性效果的性能改进效果是已知的。当使用面板型模块中使用的钠钙玻璃以外的基板时，需要高精度的碱控制技术来获得这种碱效果。 AIST已经建立了一种通过在基板上形成硅酸盐玻璃层作为稳定的碱供应源并改变形成条件来控制添加到CIGS层的碱量的方法。我们通过将该方法应用于子模块大小的柔性基板来开发太阳能电池。
该CIGS太阳能电池采用柔性陶瓷基板，通过在基板表面形成超薄的01μm硅酸盐玻璃层，通过碱性效应实现性能提高，在此基础上，我们形成了钼背电极层。作为发电层的CIGS薄膜的厚度约为2μm，并且使用气相沉积法形成。图 2 显示了新制造的子模块的太阳能电池特性。在单个基板上串联17个单电池的集成柔性CIGS太阳能电池子模块实现了159%的光电转换效率（开路电压1159V，短路电流1488mA，填充因子699%）。
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图 2 使用陶瓷基板（300 µm 厚度）制造的 17 片集成柔性 CIGS 太阳能电池子模块的效率测量结果 ( 补充材料) |
图3显示了新开发的集成柔性CIGS太阳能电池子模块的外观以及从子模块切出长10cm、宽2cm的条形CIGS太阳能电池模块的示例，用荧光灯照明发电并发出LED光。
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图3（左）10×10cm2使用厚度为 100 µm 的陶瓷基板制成的集成子模块的外观
（右）从相同尺寸和 300 µm 厚基板的子模块中切出的柔性太阳能电池模块，以及从电源发出光的 LED
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1片CIGS太阳能电池获得的电压为1V以下，相当于1片栅极型太阳能电池，但通过串联集成结构，可以获得10V以上的电压，相当于集成太阳能电池的数量。因此，即使需要高工作电压的设备也可以使用单个太阳能电池进行操作。此外，即使受光面存在局部阴影，该集成太阳能电池模块也能发挥作用。
为提高这种集成柔性CIGS太阳能电池子模块的效率而开发的基础技术基本上可以应用于各种类型的基板材料。未来，我们将与多家公司合作，继续研究和开发应用于更大面积的基板，实现更低成本、更高性能的集成柔性CIGS太阳能电池组件及其商业化。
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新闻稿更正信息
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更正
1删除“概要”中（认证效率）和术语的描述（2010年4月15日10:00）
2、图2中“研究内容”标题中的“认证效率测量结果”更正为“效率测量结果”（2010年4月15日10:00）