SBIR Phase I:Low-Temperature Route to Cu(In,Ga)Se2 for Flexible Photovoltaics
SBIR 第一阶段:用于柔性光伏发电的 Cu(In,Ga)Se2 低温路线
基本信息
- 批准号:0340112
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2004
- 资助国家:美国
- 起止时间:2004-01-01 至 2004-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Small Business Innovation Research Phase I project provides a new approach to low-temperature processing of a compound semiconductor material, copper indium gallium diselenide (CIGS). CIGS is presently being used as the solar absorber layer in some thin film polycrystalline solar cells with world-record efficiencies of 19%. While there is a move in the display and photovoltaic (PV) communities towards continuous roll-to-roll manufacturing owing to cost benefits, roll-to-roll CIGS solar cell processes currently give 6 to 8% efficient modules. This is thought to be due to microstructural limitations in the CIGS absorber layer as a consequence of lower temperature sintering required when using a polyimide substrate. The research objective of this project is to demonstrate improved conversion efficiencies for CIGS solar cells using a low-temperature processing step. To do this, small grain CIGS films will be subjected to conditions that favor grain growth yielding a large-grained polycrystalline semiconductor. Temperature will be carefully controlled and optimized to determine if this process might enable economical substrates such as polyethylene terephthalate. If successful, the approach would be generally applicable to polycrystalline metal chalcogenide electronic materials where performance improvements might be anticipated with a reduction in the number of grain boundaries. The commercial application of this project is in the manufacture of high efficiency, flexible, solar cell semiconductor material. This project allows a feasibility demonstration for a semiconductor growth methodology using CIGS solar cells as the first example. Assuming the low-temperature treatment results in the formation of large-grained materials and gives increased solar conversion efficiencies, the process could be utilized as a plug-in at an existing roll-to-roll CIGS manufacturing facility. The development of 15% efficient CIGS solar cells on flexible and lightweight substrates would address the needs of higher-end solar cell products used in portable electronics such as cell phones and laptops where a 10-year market estimate of $ 5 billion is not unreasonable. While existing PV technologies may meet the cost target for portable PV (i.e. $10/W) these are not applicable given the low-specific power density and inflexibility of the modules thus providing a significant opportunity for an emerging solar cell technology. For this consumer application, the value added through the use of portable PV is the convenience of never "plugging in" to recharge a power system. In addition to CIGS solar cells, this low-temperature growth approach could impact the emerging fields of flexible electronics and electronic textiles through new routes to transistors and/or thermo-electrics.
这个小型企业创新研究第一阶段项目提供了一种新的方法来低温处理化合物半导体材料,铜铟镓二硒(CIGS)。 CIGS目前被用作一些薄膜多晶太阳能电池的太阳能吸收层,效率创世界纪录,为19%。 虽然由于成本效益,显示器和光伏(PV)领域转向连续卷对卷制造,但卷对卷CIGS太阳能电池工艺目前提供6%至8%的效率模块。 这被认为是由于CIGS吸收层中的微结构限制,这是使用聚酰亚胺基板时所需的较低温度烧结的结果。 该项目的研究目标是证明使用低温处理步骤提高CIGS太阳能电池的转换效率。 为此,小晶粒CIGS膜将经受有利于晶粒生长的条件,从而产生大晶粒多晶半导体。 将仔细控制和优化温度,以确定该过程是否可以实现经济的基材,如聚对苯二甲酸乙二醇酯。 如果成功的话,该方法将普遍适用于多晶金属硫族化物电子材料,其中可以预期通过减少晶界的数量来改善性能。该项目的商业应用是在制造高效率,柔性,太阳能电池半导体材料。 该项目允许使用CIGS太阳能电池作为第一个例子的半导体生长方法的可行性演示。 假设低温处理导致形成大颗粒材料并提高太阳能转换效率,则该过程可以在现有的卷对卷CIGS制造设施中用作插件。 在柔性和轻质基板上开发15%效率的CIGS太阳能电池将满足手机和笔记本电脑等便携式电子产品中使用的高端太阳能电池产品的需求,其中10年市场估计为50亿美元并不合理。 虽然现有的PV技术可能满足便携式PV的成本目标(即10美元/瓦),但鉴于模块的低比功率密度和可扩展性,这些技术不适用,因此为新兴的太阳能电池技术提供了重要机会。 对于这种消费者应用,通过使用便携式PV增加的价值是从不“插入”电源系统充电的便利性。 除了CIGS太阳能电池之外,这种低温生长方法还可以通过晶体管和/或热电的新途径影响柔性电子和电子纺织品的新兴领域。
项目成果
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