Avots: britannica.com
CIGS saules baterija pilnā vara indija gallija selenīda saules baterijā, plānā plēves fotoelementa ierīce, kas izmanto vara indija gallija selenīda (CIGS) pusvadītāju slāņus, lai absorbētu saules gaismu un pārveidotu to elektrībā. Kaut arī CIGS saules baterijas tiek uzskatītas par liela mēroga komercializācijas sākuma stadijām, tās var ražot, izmantojot procesu, kas var samazināt fotoelementu ražošanas izmaksas. Tā kā CIGS produktu veiktspēja, viendabīgums un uzticamība uzlabojas, tehnoloģija var ievērojami paplašināt savu tirgus daļu un, iespējams, kļūt par „graujošu” tehnoloģiju. Turklāt, ņemot vērā kadmija ieguves un izmantošanas apdraudējumus, CIGS saules baterijas rada mazāk veselības un vides apsvērumu nekā kadmija telurīda saules baterijas, ar kurām tās konkurē.
CIGS saules baterijās ir plāna vara indija selenīda un vara gallija selenīda plēve un neliels daudzums nātrija. Šī CIGS filma darbojas kā tiešs bandgap pusvadītājs un veido heterojunkciju, jo divu dažādu materiālu bandgaps ir nevienmērīgs. Plānās plēves šūna tiek nogulsnēta uz substrāta, piemēram, nātrija kaļķa stikla, metāla vai poliamīda plēves, lai izveidotu aizmugures virsmas kontaktu. Ja substrātam tiek izvēlēts nekaitīgs materiāls, kā vadu izmanto metālu, piemēram, molibdēnu. Priekšējai virsmai ir jāspēj vadīt elektrību un jābūt caurspīdīgai, lai ļautu gaismai sasniegt šūnu. Lai nodrošinātu šo ommisko kontaktu, tiek izmantoti tādi materiāli kā indija alvas oksīds, dopēts cinka oksīds vai nesen attīstītās organiskās plēves, kuru pamatā ir nano-inženierijas ogleklis.
Šūnas ir veidotas tā, lai gaisma nonāk cauri caurspīdīgam priekšpuses ommiskajam kontaktam un uzsūcas CIGS slānī. Ir izveidoti elektronu caurumu pāri. CIGS šūnas kadmija dopētā virsmas p- un n-veida materiālu heterojunkcijā veidojas “noplicināšanas reģions”. Tas atdala elektronus no caurumiem un ļauj tiem ģenerēt elektrisko strāvu (skat. Arī saules bateriju). 2014. gadā laboratorijas eksperimenti CIGS šūnā ar modificētu virsmas struktūru ieguva rekordu 23,2%. Tomēr komerciālajām CIGS šūnām ir mazāka efektivitāte, un lielākā daļa moduļu sasniedz aptuveni 14 procentus.
Ražošanas procesa laikā CIGS plēvju nogulsnēšana uz substrāta bieži tiek veikta vakuumā, izmantojot vai nu iztvaikošanas, vai iztvaicēšanas procesu. Varš, gallijs un indijs nogulsnējas kārtā un tiek atkausēti ar selenīda tvaiku, kā rezultātā tiek veidota galīgā CIGS struktūra. Nosēdumus var izdarīt bez vakuuma, izmantojot nanodaļiņas vai galvanizāciju, lai gan šie paņēmieni prasa lielāku attīstību, lai tā būtu ekonomiski efektīva plašā mērogā. Tiek izstrādātas jaunas pieejas, kas ir vairāk līdzīgas drukas tehnoloģijām nekā tradicionālā silīcija saules bateriju ražošana. Vienā procesā printeris uz alumīnija folijas uzliek pusvadītāju tintes pilienus. Nākamajā drukāšanas procesā tiek uzklāti papildu slāņi un priekšējais kontakts virs minētā slāņa; folija tiek sagriezta loksnēs.
CIGS saules baterijas var ražot uz elastīgām pamatnēm, kas padara tās piemērotas dažādiem pielietojumiem, kuriem pašreizējās kristāliskās fotoelementi un citi cietie produkti nav piemēroti. Piemēram, elastīgās CIGS saules baterijas sniedz arhitektiem plašākas iespējas veidošanā un dizainā. CIGS saules baterijas ir arī daļa no silīcija šūnu svara, un tās var ražot bez stikla, lai tās nebūtu izturīgas pret triecieniem. Tos var integrēt transportlīdzekļos, piemēram, traktoru piekabēs, lidmašīnās un automašīnās, jo to zemais profils samazina gaisa pretestību un nepalielina nozīmīgu svaru.