独立行政机构国立产业技术综合研究所[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）太阳能工程研究中心[研究中心主任Sakae Niki]先进工业流程/高效率团队研究组组长柴田Hajime Shibata，AIST特别研究员Yukiko Kamikawa，研究员Hironori Komaki等人CIGS太阳能电池子模块η=1834% (指定区域：3576 厘米2)。
一般为 CIGS太阳能模块，太阳能电池子组件利用薄膜太阳能电池的特性一体化结构被使用。在AIST，根据独立管理机构新能源和产业技术综合开发组织（NEDO）的一个项目，我们一直致力于改进和优化集成技术，以减少与集成过程相关的电和光损耗。我们还一直致力于提高CIGS光吸收层的质量。此次，通过结合我们迄今为止建立的高质量光吸收层生产技术和先进的集成技术，我们首次在CIGS太阳能电池子组件中实现了超过18%的高转换效率。新开发的技术是提高太阳能电池组件转换效率的关键要素技术，可广泛应用于大面积太阳能组件、柔性太阳能组件等，有望为提高量产太阳能电池组件的转换效率、降低发电成本、提高太阳能电池组件的功能做出贡献。
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| 转换效率1834%的CIGS太阳能电池子模块外观图（基板尺寸：3 cm × 2 cm） |
CIGS太阳能电池由于可以利用2μm左右的薄光吸收层来获得充分的光吸收，并且可以使用廉价的玻璃或金属薄膜作为基板，因此作为能够实现低成本和高转换效率的太阳能电池而受到关注。此外，最近如表1所示，工厂生产线上生产的太阳能电池组件（1257×977cm2)的转换效率达到146%。一般来说，太阳能电池组件的转换效率（全球最高效率：157%）低于小面积单电池（全球最高效率：204%），但组件与小面积单电池之间存在许多差异，例如制造方法和结构的差异，使得解释转换效率损失的原因变得复杂。
| 表 1 CIGS 太阳能电池的结构（第一行）、迄今为止报告的每种结构的主要转换效率（第二行）及其面积（第三行） |
在 AIST，多维气相沉积法的CIGS太阳能电池光吸收层的高质量成膜技术。通过优化成膜温度、成膜时的原料供给比例等成膜条件，我们建立了小面积单电池实现约20%（内部测量为198%）的世界级转换效率的条件。同时，通过对定位于小面积单体电池和组件之间的太阳能电池子组件的研究，我们正在探索和改善与集成相关的转换效率损失的本质原因。也用于商业产品激光划线、机械划线等集成工艺，我们抑制了集成带来的特性损失，并于2011年实现了玻璃基板上太阳能电池子模块166%的世界最高转换效率。我们还正在开发使用柔性基板制造太阳能电池子模块的技术，2010年2月，我们实现了具有集成结构的柔性太阳能电池子模块的159％（2010 年 2 月 25 日 AIST 新闻稿）。此次，我们进一步先进和完善了集成结构，将集成技术和高品质CIGS吸光层制造技术融为一体。
这项研究和开发是在NEDO委托项目“太阳能发电系统的下一代高性能技术的开发（2010-2019财年）”下进行的。
常用于CIGS太阳能电池钠钙玻璃使用该基板制造了 CIGS 太阳能电池子模块。对于光吸收层，我们整合了多年来培育的高性能CIGS成膜技术，打造出均匀、高质量的光吸收层，其表面平整度极佳，表面微凹痕（空隙）极少（图1）。
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| 图1 用扫描电子显微镜拍摄的CIGS光吸收层表面图像（左）和CIGS光吸收层/钼背电极截面图像（右） |
图2是我们这次制作的太阳能电池子模块的剖面示意图。它采用四片太阳能电池串联而成的一体化结构。该集成结构通过以下方法形成：(P1)通过激光划片切割钼(Mo)背电极，(P2)通过机械划片切割缓冲层/CIGS光吸收层，以及(P3)通过机械划片切割透明导电膜/缓冲层/CIGS光吸收层。
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| 图2 本次制作的太阳能电池子模块剖面示意图 |
这些划线区域成为对太阳能电池的光电流产生没有贡献的区域（死区），导致光电流损失。这次，我们对划片条件、图案形状等进行了优化，最大限度地减少了集成工艺引入的电损耗，并通过减少死区来降低光损耗。结合先进的集成技术和高质量的CIGS光吸收层薄膜生产技术，转换效率η = 1834%（开路电压：2963 V，光学短路电流：2905 mA，填充因子：762%，指定面积：3576 cm）是首个超过18%的CIGS太阳能电池组件。2)这次实现了（图3）。
本研究建立的高集成技术和高质量光吸收层沉积技术有望广泛应用于大面积太阳能电池组件、柔性太阳能电池组件等。
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| 图3 新制作的CIGS太阳能电池子模块的发电特性 |
本次创建的子模块的转换效率由独立机构评估时的正式记录数据。图中红线表示电流-电压特性，绿线表示输出-电压特性，峰值为最大输出。图中Eff(da)为转换效率，VOC是开路电压，FF 是填充因子，ISC代表短路电流。
我们计划将本研究建立的组件制造基础技术应用于大面积CIGS太阳能电池子组件和柔性太阳能电池子组件，以提高CIGS太阳能电池子组件的效率和功能。