Theo xu hướng năng lượng mới hiện nay, năng lượng mặt trời sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai. Trong các loại vật liệu để chế tạo pin mặt  trời thì silic được coi là vật liệu truyền thống.

So với các nguồn vật liệu khác thì nguồn silic khá là phong phú, nhưng nó lại cần một quá trình xử lý với năng lượng cao để tinh chế và kết tinh. Hơn thế nữa, việc lắp đặt các pin mặt trời làm từ silic cần có các tấm thủy tinh để bảo vệ khá nặng, điều này làm giảm khả năng ứng dụng trong khu dân cư.

Gần đây có một sự quan tâm mang tính chất thương mại là hướng tới các pin màng mỏng. Với loại pin này sẽ tiết kiệm được nguyên vật liệu, thời gian sản xuất và giảm được trọng lượng của pin. Pin mặt trời dựa trên hệ vật liệu Cu, In, Ga, Se (CIGS) có công nghệ sản xuất cao nhất trong các công nghệ chế tạo màng mỏng. Các thành tựu đạt được trong việc chế  tạo và hiệu suất của nó cho phép sản xuất loại pin này rất nhanh và phù hợp với giá trị thị trường, có thể cạnh tranh với năng lượng dựa trên cacbon.

Lớp hấp thụ CIGS có công thức chung là CuIn1-xGaxSe2. Phương pháp thông dụng để tổng hợp màng CIGS là lắng đọng chân không. Đầu tiên, người ta phủ molypden lên tấm đế bằng kỹ thuật phún xạ, tạo ra đầu tiếp xúc dưới. Tiếp theo lắng đọng hơi lớp hấp thụ CIGS. Sau đó, tạo lớp cadimi sunfua bằng phương pháp lắng đọng bể hóa học, hình thành một chuyển tiếp (heterojunction) với lớp hấp thụ CIGS. Cuối cùng phún xạ kẽm oxit và indi thiếc oxit lên trên để tạo cửa sổ trong suốt và đầu nối ra của pin. Với phương pháp này đã chế tạo được pin mặt trời có hiệu suất lên đến 19.9%. Cấu trúc của pin CIGS được minh họa dưới đây.
cautruccuaCIS
Pin màng mỏng CIGS có hai thuận lợi chính khi đưa vào ứng dụng. Chúng cho năng lượng lên đến 919W/kg, cao hơn bất kỳ loại pin mặt trời nào cùng khối lượng. Các pin màng mỏng CIGS hơn hẳn các pin GaSe về độ cứng bức xạ. Hơn thế, khả năng đàn hồi của chúng giúp cho việc lưu trữ dưới nhiều hình thức mới và có nhiều lựa chọn trong ứng dụng hơn. Dưới đây là bảng phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội phát triển của pin mặt trời dựa trên vật liệu CIGS

Điểm mạnh

– CIS (x=0) cho hiệu suất cao lên đến18,8 % trên 1,1 cm2, hiệu suất cao có thể giữ được trên cả diện tích lớn.

– Các module CIS được đưa vào thị trường với hiệu suất tương đối cao (>9%)

– Quy trình xử lý CISCuT diễn ra nhanh, ở áp suất thường, sản xuất dây chuyền được.

Điểm yếu

– Nguồn indi bị hạn chế, có thể sẽ làm tăng giá chi phí sản xuất mặc dù hiện nay indi chỉ chiếm 2,5% chi phí sản xuất.

Cơ hội phát triển

– Thị trường PV đang phát triển không ngừng.

– Màng mỏng được tin là hướng đi cho PV giá thành thấp.

Khó khăn

– Các pin mặt trời loại Si vô định hình và CdTe có mặt trên thị trường với giá cả có thể chấp nhận được.

– Silic tinh thể màng có một “người anh lớn” strong hoạt động nghiên cứu và phát triển (cả với silic đa tinh thể và điện tử)

Nhìn chung pin mặt trời dựa trên hệ vật liệu CIGS đang rất thu hút sự quan tâm của thế giới, bởi khả năng cho hiệu suất cao, bền, chi phí sản xuất có thể canh tranh được với các loại mang mỏng khác (như silic vô định hình, CdTe). Nhược điểm chính của CIGS là sự hạn chế của nguồn indi, dẫn đến sự hạn chế về số lượng pin CIS cũng như số lượng pin CIGS. Song vấn đề này có thể xảy ra trong một thời gian rất lâu nữa , vì vậy CIS được xem như là sự lựa chọn hấp dẫn trong các vật liệu PV.

Content Protection by DMCA.com