柔性电池是以金属箔或高分子聚合物做衬底的薄膜太阳电池，可铺设于建筑物曲面或非平面的表面，可以折叠，方便携带。所有薄膜电池都可以做成柔性的。

1.柔性电池衬底材料的要求

1）热稳定性好，可以承受制备电池时所需要的温度。

2）要有合适的热膨胀系数，与吸收层材料匹配。

3）化学稳定性好，在CIGS沉积时不与Se反应，水浴法制备CdS时不分解。

4）真空稳定性好，加热时不放气。

5）适合卷对卷工艺。

2.柔性CIGS太阳电池的核心技术

柔性电池的核心技术是均匀而稳定的纳米油墨。制造柔性CIGS太阳电池的纳米油墨里含有CIGS纳米粒子的聚合物悬浮液，化学成分稳定，4种半导体原子按比例依次印刷在衬底上。衬底材料采用铝箔，用高速报纸印刷技术的卷对卷工艺，一卷铝箔筒数千米长，在另一台印刷机上沉积TOC透明导电膜。柔性CIGS太阳电池成本低于其他薄膜电池，其特点是：

1）原材料利用率高。

2）不需要昂贵的气相沉积。

3）电流高于其他薄膜电池。

4）尺寸和形状可以任意裁剪。

5）高的功率质量比。

图5-10为柔性CIGS太阳电池。

美国、日本、德国的研究机构在CIGS太阳电池方面处于领先水平，美国国家可再生能源实验室（NREL）研制的柔性CIGS太阳电池的光电转换效率达到17.5％。(www.daowen.com)

3.聚酰亚胺衬底

聚酰亚胺（PI）塑料表面平整，具有良好的绝缘性能，在其使用温度下性能稳定，无任何杂质向CIGS吸收层扩散，最高承受温度为450℃；沉积温度低，使CIGS薄膜的结晶质量差，晶粒细小，并产生大量晶界，降低了光生载流子的扩散长度，使太阳电池性能变差。瑞士联邦工学院（ETH）以聚酰亚胺为衬底，CIGS吸收层采用低温三步共蒸发工艺，制造出聚酰亚胺衬底的CIGS电池，光电转换效率达14.1％，功率质量比超过了1400kW／kg。使用塑料衬底，生产成本低，质轻而且柔软性佳，应用范围较硬性衬底型为广。但是，一旦有湿气自外围侵入，则导致组件质量劣化，使用寿命降低。表5-3为几种聚酰亚胺材料的特性。

图5-10 柔性CIGS太阳电池

表5-3 几种聚酰亚胺材料的特性

4.不锈钢衬底

不锈钢衬底的CIGS太阳电池的效率比玻璃衬底的CIGS太阳电池要低，其原因是不锈钢表面粗糙度过高，有几百到几千纳米，而玻璃的表面粗糙度低于100nm，可见不锈钢的表面粗糙度是玻璃表面粗糙度的5～20倍，因此对柔性不锈钢衬底要进行抛光处理或覆盖一层绝缘层。另外，不锈钢内部的有害元素Fe在制造温度较高时会扩散到CIGS材料内部，因此要在不锈钢和Mo导电层之间沉积阻挡层，以阻挡Fe原子向CIGS层扩散。采用SiO_x／SiO_x或SiO_x／Al₂O₃双层结构具有很好的阻挡效果，可采用等离子体CVD法、溅射法或溶胶-凝胶法来实现。表5-4为金属材料的特性。

表5-4 金属材料的特性

5.柔性CIGS太阳电池已量产化的公司

1）美国Nanosolar公司拥有柔性CIGS太阳电池技术，已量产，每瓦发电量所需面积的成本仅0.99美元。Nanosolar公司是一家位于硅谷的风险企业，投资者是美国谷歌的创始人。Nanosolar公司使用金属箔作为底板，使用卷对卷式印刷技术，产品除成本低这一特点外，发电得到的电流值比目前其他的薄膜太阳电池大5倍。

2）美国Ascent Solar Technologies公司具有产能为30MW／年的柔性CIGS太阳电池卷对卷生产线。电池长度为5m，宽度为32cm，质量为2kg，衬底采用聚酰亚胺，开口部能量转换效率达到10.4％，输出功率为123W，产品定位为建材一体化（BIPV）。

3）美国UCLA的研究小组发明的铜铟硒太阳电池溶解技术则不需要经过真空蒸发这个过程，他们将材料溶解在液体中，使其附着到物体表面并进行烘烤，在液态时，太阳电池吸收层可被轻易刷镀到电池片上。溶解技术的优点在于可以不间断地进行卷绕式生产。多数CIGS太阳电池的生产采用共蒸镀技术，需要在真空条件下进行，耗时且成本高。

4）美国IBM以涂布形成CIGS太阳电池，面积为0.45cm²，转换效率为12.8％，短路电流为28.2mA／cm²，开路电压为0.63V，填充因子为71.5％。其工艺是将厚度为1400nm左右的CIGS层分10次涂布，每次涂布都经短时间的热处理，第10次涂布时热处理时间稍长，热处理温度为500℃左右。