Źródło: britannica.com
Ogniwo słoneczne CIGS, w pełnym piecu ogniw słonecznych z selenku miedzi z indu galu, cienkowarstwowe urządzenie fotowoltaiczne, które wykorzystuje półprzewodnikowe warstwy selenku miedzi indowo-galu (CIGS) do pochłaniania światła słonecznego i przekształcania go w energię elektryczną. Chociaż ogniwa słoneczne CIGS są uważane za znajdujące się na wczesnym etapie komercjalizacji na dużą skalę, mogą być wytwarzane przy użyciu procesu, który może obniżyć koszty produkcji urządzeń fotowoltaicznych. Ponieważ wydajność, jednolitość i niezawodność produktów CIGS ulegają poprawie, technologia może znacząco zwiększyć swój udział w rynku i może ostatecznie stać się technologią "zakłócającą". Dodatkowo, biorąc pod uwagę zagrożenia związane z wydobyciem i użytkowaniem kadmu, ogniwa słoneczne CIGS oferują mniej problemów zdrowotnych i środowiskowych niż ogniwa słoneczne z telluru kadmu, z którymi konkurują.
Ogniwa słoneczne CIGS mają cienką warstewkę selenku miedzi i selenku miedzi galu oraz śladową ilość sodu. Ta folia CIGS działa jako półprzewodnik z bezpośrednim pasmem bandgap i tworzy heterozłącze, ponieważ odstępy między pasmami dwóch różnych materiałów są nierówne. Komorę cienkowarstwową odkłada się na podłożu, takim jak szkło sodowo-wapniowe, metal lub folia poliamidowa, aby utworzyć kontakt powierzchni tylnej. Jeśli do podłoża wybrano materiał nieprzewodzący, to metal taki jak molibden stosuje się jako przewodnik. Kontakt z powierzchnią czołową musi być w stanie przewodzić elektryczność i być przezroczysty, aby światło mogło dotrzeć do komórki. Materiały takie jak tlenek cyny indu, domieszkowany tlenek cynku lub ostatnio zaawansowane folie organiczne oparte na nanotechnologicznym węglu są stosowane w celu zapewnienia tego kontaktu omowego.
Komórki są zaprojektowane tak, aby światło przechodziło przez przezroczysty frontowy omowy kontakt i jest absorbowane w warstwie CIGS. Tworzą się pary elektron-dziura. "Region wyczerpania" powstaje przy heterozłączu materiałów typu p i n powierzchni domieszkowanej kadmem komórki CIGS. Oddziela elektrony od otworów i pozwala im generować prąd elektryczny (patrz także ogniwo słoneczne). W 2014 r. Eksperymenty laboratoryjne dały rekordową wydajność 23,2% dzięki komórce CIGS o zmodyfikowanej strukturze powierzchni. Jednak komercyjne ogniwa CIGS mają niższą wydajność, przy czym większość modułów osiąga około 14 procent konwersji.
Podczas procesu wytwarzania odkładanie warstw CIGS na podłożu często odbywa się w próżni, przy użyciu procesu odparowania lub rozpylania. Miedź, gal i ind są odkładane z kolei i wyżarzane za pomocą pary selenków, co daje końcową strukturę CIGS. Odkładanie można przeprowadzić bez próżni, używając nanocząstek lub galwanizowania, chociaż techniki te wymagają większej wydajności, aby były efektywne ekonomicznie na dużą skalę. Opracowywane są nowe podejścia, które są bardziej podobne do technologii drukowania niż tradycyjne krzemowe ogniwa słoneczne. W jednym procesie drukarka umieszcza kropelki półprzewodnikowego atramentu na folii aluminiowej. Kolejny proces drukowania nakłada dodatkowe warstwy i przedni kontakt na wierzch tej warstwy; folia jest następnie cięta na arkusze.
Ogniwa słoneczne CIGS mogą być wytwarzane na elastycznych podłożach, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań, dla których nie są odpowiednie współczesne fotowoltaiki krystaliczne i inne sztywne produkty. Na przykład elastyczne ogniwa słoneczne CIGS dają architektom szerszy zakres możliwości w zakresie stylizacji i projektowania. Ogniwa słoneczne CIGS są również ułamkiem masy ogniw krzemowych i mogą być wytwarzane bez szkła, aby były odporne na rozbicie. Można je zintegrować z pojazdami, takimi jak przyczepy ciągnikowe, samoloty i samochody, ponieważ ich niski profil minimalizuje opór powietrza i nie zwiększa wagi.
