文/圖：蕭育仁、謝嘉民、沈昌宏、薛丁仁、葉祐名(國研院奈米元件實驗室)
CIGS薄膜太陽能電池具有低成本、重量輕、可撓曲、壽命長等特色與優點，故受到相當多的注目。國研院奈米元件實驗室擁有多腔體濺鍍研發系統及高精準度蒸鍍系統，可以涵蓋大部分的CIGS太陽能電池製程，包括CIGS組成計量控制、沉積金屬鉬及鋁、透明導電層、與硒化處理之研製，整合後可調整CIGS電池緩衝層能隙，以達高效率薄膜太陽能目標。國研院奈米元件實驗室也將規劃無Cd汙染之緩衝層製作，以化學浴浸泡方式製作ZnS來取代CdS。比較兩種緩衝層所得到硫化鎘（CdS）或硫化鋅(ZnS)所得到的光電轉換分別為7.0%與4.4%，異質結構CIGS薄膜太陽能電池至今已成功的實現太陽能電池轉換效率，其兼具成本及轉換效率的特性受到產業界量產的注目。
雖然目前太陽能電池市場佔有率最高者，仍以塊材的多晶矽和單晶矽太陽能電池為主，且矽元素具有在半導體的製程技術上較為成熟及地球上蘊含量第二的優點，但是矽的能隙為1.12 eV ，且矽為間接能隙半導體，對光的吸收度不好，因此矽並非為理想的吸收材料。所以尋找其他新的材料，取代太陽能電池中的矽，一直是很重要的課題。
雖然目前塊材太陽能電池的市場佔有率還是佔大部份，但就材料成本而言，塊材太陽能電池的半導體材料約180~240μm ，而薄膜太陽能電池只需1~10μm 的半導體光電吸收層，所以在材料的成本以及應用上，薄膜太陽能電池都較塊材太陽能電池更深具潛力。
現階段許多薄膜太陽能電池技術正如火如荼地開發中，而銅銦鎵硒太陽能電池則是其中最受矚目的薄膜太陽能電池之一，此類電池的化學式為CuInxGa1-xSe2 ，是由銅銦硒(CIS, I-III-VI 族化合物)類化合物所衍生出來的CIGS 化合物半導體為直接能隙材料，能吸收波長範圍較大的太陽光，且能調變自身組成以達到P-N 介面，是公認作為太陽能電池主吸收層的最佳材料之一，目前已發表最佳的轉換效率為19.9% 。
一般而言， CIGS 材料的轉換效率約在12% 左右，而根據日本昭和殼牌的試作結果，利用CIGS 材料所製作的太陽能發電電池，可以得到13.5% 的模組轉換效率。由於CIGS 的高光吸收率優勢，使CIGS 吸收層的厚度在1~2μm 即可，以一般粗略估算在量產製造時，半導體材料費用只需要0.03 美元/ 瓦，極有競爭優勢。製作CIGS 吸收層材料的方法很多，大致可分為真空與非真空製程，真空製程以共蒸鍍及濺鍍為主。非真空製程則以電鍍或合成各式化合物漿料，再以印刷塗佈方式於基材上。以真空製程製備CIGS 薄膜發展較早，技術較成熟，所發表的轉換效率也較高，本研究主要以四元素（銅、銦、鎵與硒）共蒸鍍的方式將硒化銅銦鎵薄膜太陽能電池中的吸收層（absorber layer）沉積在鍍鉬之玻璃（Mo/glass）基板上，藉由變化銅的蒸鍍速率、改變硒在蒸鍍時的通量及基材的溫度等等，並利用物理性質性與化學特性之量測儀器進行薄膜微結構與定量定性分析等。
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