光伏（PV）系统受阳光照射时产生电力。阳光由称为光子的能量颗粒组成。当阳光照射PV材料时，光子将穿过、被反射或被吸收。如果光子被吸收，其能量将转移到该PV材料一个原子的一个电子上。在新吸收能量的作用下，该电子可逃离环绕该原子轨道上的正常位置。通过这种方式，该电子可以成为电路中电流的一部分，或增大电路中的电流。这种“光伏效应”就是光能转换为电能的基本物理过程。（图1和2）

PV系统的主要构件是光伏电池。典型的光伏电池非常薄，大约3英寸×3英寸。单个光伏电池本身只能产生少量电能。但幸运的是，我们可以通过连接多个光伏电池形成一个称之为PV组件的较大装置，方便地增大PV系统的总功率。而组件又可以连接构成更大的装置，即阵列，阵列可以互联以产生更多的功率，以此类推。通过这种方式，我们可以建造满足任何功率需求的PV系统。

薄膜PV概述：

所有具有商业可行性的PV产品都是采用以下两种技术之一制造的；晶体硅或薄膜材料。传统晶体硅是目前最为常见的商用太阳能电池材料，理由是：

• 这种材料已经使用了50年以上，其制造工艺众所周知，这些工艺大部分已是属于公共领域的知识。
• 所用原料——硅非常丰富（是地壳中第二丰富的元素，仅次于氧）。虽然原料硅很容易获得，太阳能电池中使用的硅必须提炼到极高的纯度（99.9999%）——远远高于多数处方药物的提炼纯度。提炼到这种程度使得硅的成本非常高。

晶体硅PV有两种基本形态：

• 单晶硅，光电转换效率更高，但加工成本昂贵。
• 多晶硅，光电转换效率较低，但加工成本低一些。

太阳能电池的等效电路：

与计算机芯片一样，PV器件也是由半导体制成的。相应地，开发计算机技术吸取的许多教训也可以用来改进PV。计算机半导体行业的科学发现之一就是薄膜技术，它已在PV行业显示出巨大潜力。与晶体硅生长、切片和处理晶锭不同，PV材料可以通过将不同薄层材料顺序沉积在一个非常薄的结构中来制作。得到的薄膜器件只需要很少的半导体材料，在方便加工上具有优势。

已经计划出使用多种材料系统及新的沉积技术的薄膜技术，从使用配制成墨水作为原料的“印刷式”CIGS，到有机的或染色敏化的吸收材料。尽管要求采用特殊的方法，但薄膜PV的低成本潜力出于以下三个因素：

• 大大减少了材料的使用，特别是半导体。
• 便宜的沉积和加工方法。
• 低成本的衬底材料。

CIGS PV太阳能技术概述：

CIGS能够从相同数量的阳光中比其它薄膜PV产生更多的电力，因此具有更高的“转换效率”。CIGS转换效率随着时间的推移还非常稳定，这意味着其性能可持续很多年不减弱。很多其它PV材料的性能会随着使用而快速降低。铜铟二硒（CuInSe2）具有极高的吸收性，它允许在材料的第一微米中吸收99%的可用光线。

这使得它成为一种最佳的、高效的PV材料。向铜铟二硒中添加少量的镓可增加其光吸收带隙，这使得它能够更精密地匹配太阳光谱，从而提高光伏电池的电压和效率。CIGS电池已经达到19%以上的效率 – 比其它薄膜PV要高得多。CIGS还拥有经过证明的能力：它通过了适当的环境认证并符合废物处理要求。

全球太阳能公司（GSE）于1995年首创了在柔性衬底上进行全部薄膜PV层的连续卷对卷式(roll-to-roll)涂覆，或许这是可用的成本最低的沉积方法。墨水印刷法及有机PV的某些支持者已经认识到卷绕式涂覆的优点，并且也提倡使用非真空沉积法来减少成本。然而，在任何一种薄膜方法中需要至少三个薄膜层（一个透明前接触层、一个吸收层以及一个后接触层），并且基于真空的沉积方法典型地用于前和后接触层的沉积，而不管吸收材料或半导体如何。至于吸收层，真空沉积已经提供了最高效率的薄膜PV。特别是对于CIGS产品，真空淀积法提供了最大的柔性并能对半导体成分和形态进行最大的控制，因而也提供了最大的转换效率。值得注意的是，CIGS的真空沉积在卷对卷(roll-to-roll)式方法中成本并不高 – 此步骤的固定设备费用（在有效设备寿命中摊销）总计大约为$0.0002/千瓦时（产品中成本），然而优点是很多的。

CIGS柔性太阳能电池

CIGS薄膜层

市场上的CIGS产品：

GroupSat使用在柔性衬底上沉积CIGS的专有工艺。虽然其他公司都在玻璃衬底上生产CIGS，但GroupSat是唯一在柔性材料衬底上生产CIGS的公司，GroupSat也分销采用了上述工艺的可折叠产品和玻璃产品。