Kaynak: britannica.com
CIGS güneş pili, tam bakır indiyum galyum selenid güneş pili, güneş ışığını emmek ve elektriğe dönüştürmek için yarı iletken bakır indiyum galyum selenit (CIGS) katmanları kullanan ince film fotovoltaik cihaz. CIGS güneş pillerinin büyük ölçekli ticarileştirmenin ilk aşamalarında olduğu düşünülse de, fotovoltaik cihazların üretim maliyetini azaltma potansiyeli olan bir işlem kullanılarak üretilebilirler. CIGS ürünlerinin performansı, tek biçimliliği ve güvenilirliği arttıkça, teknoloji pazar payını önemli ölçüde genişletme potansiyeline sahip ve sonunda “yıkıcı” bir teknoloji haline gelebilir. Ek olarak, kadmiyum çıkarma ve kullanma tehlikeleri göz önüne alındığında, CIGS güneş pilleri, rekabet ettikleri kadmiyum tellürid güneş pillerinden daha az sağlık ve çevresel kaygılar sunar.
CIGS güneş pilleri, ince bir bakır indiyum selenidi filmi ve bakır galyum selenidi ve az miktarda sodyum içerir. CIGS filmi, doğrudan bir bant aralığı yarı iletken olarak görev yapar ve iki farklı malzemenin bant boşlukları eşit olmadığından, bir heterojunction oluşturur. İnce film hücre, arka yüzey temasını oluşturmak için soda-kireç camı, metal veya bir poliamid film gibi bir substrat üzerine biriktirilir. Substrat için iletken olmayan bir malzeme seçilirse, iletken olarak kullanılan molibdenum gibi bir metal. Ön yüzey teması elektrik iletebilmeli ve ışığın hücreye ulaşmasını sağlamak için şeffaf olmalıdır. İndiyyum kalay oksit, katkılı çinko oksit veya daha yakın bir zamanda, nano-işlenmiş karbonu temel alan gelişmiş organik filmler gibi malzemeler bu omik teması sağlamak için kullanılır.
Hücreler, ışığın şeffaf ön omik temastan gireceği ve CIGS katmanına emileceği şekilde tasarlanmıştır. Orada elektron deliği çiftleri oluşur. CIGS hücresinin kadmiyum katkılı yüzeyinin p- ve n-tipi malzemelerinin heterojen birleşiminde bir “tükenme bölgesi” oluşur. Bu, elektronları deliklerden ayırır ve bir elektrik akımı üretmelerine izin verir (ayrıca güneş hücresine bakın). 2014 yılında, laboratuar deneyleri, modifiye edilmiş bir yüzey yapısına sahip bir CIGS hücresi tarafından yüzde 23,2'lik bir kayıt verimi üretti. Bununla birlikte, ticari CIGS hücreleri daha düşük verime sahiptir ve çoğu modül yaklaşık yüzde 14 dönüşüm elde eder.
Üretim işlemi sırasında, CIGS filmlerinin bir alt tabakaya biriktirilmesi, bir buharlaştırıcı ya da bir püskürtme işlemi kullanılarak sık sık bir vakumda yapılır. Bakır, galyum ve indiyum sırayla biriktirilir ve son CIGS yapısına yol açan bir selenit buharı ile tavlanır. Biriktirme, nanoparçacıklar veya elektrokaplama kullanılarak vakumsuz yapılabilir, ancak bu tekniklerin büyük ölçekte ekonomik olarak verimli olması için daha fazla geliştirme yapılması gerekir. Geleneksel silikon solar hücre üretiminden daha fazla baskı teknolojisine benzer yeni yaklaşımlar geliştirilmektedir. Bir işlemde, bir yazıcı bir alüminyum folyo üzerine yarı iletken mürekkep damlacıkları bırakır. Bir sonraki baskı işlemi, ilave tabakaları ve bu tabakanın üstüne ön teması biriktirir; folyo daha sonra yapraklara kesilir.
CIGS güneş pilleri, esnek kristal yüzeylerde üretilebilir ve bu da mevcut kristal fotovoltaiklerin ve diğer sert ürünlerin uygun olmadığı çeşitli uygulamalar için uygun olmasını sağlar. Örneğin, esnek CIGS güneş pilleri, mimarlara stil ve tasarımda daha geniş seçenekler sunar. CIGS güneş pilleri aynı zamanda silikon hücrelerin ağırlığının bir parçasıdır ve kırılmaya dayanıklı olacak şekilde camsız imal edilebilir. Düşük profilli hava direnci en aza indirdiğinden ve önemli ağırlık katmadıklarından traktör römorkları, uçaklar ve arabalar gibi araçlara entegre edilebilirler.