Font: britannica.com
Cèl·lula solar CIGS, amb cèl·lula solar selenida de gal de indi integral, dispositiu fotovoltaic de pel·lícula prima que utilitza capes semiconductores de seleniè de gal de l'indi de coure (CIGS) per absorbir la llum solar i convertir-la en electricitat. Encara que les cèl·lules solars de CIGS es consideren en les primeres fases de la comercialització a gran escala, es poden produir mitjançant un procés que té el potencial de reduir el cost de la producció de dispositius fotovoltaics. A mesura que el rendiment, la uniformitat i la fiabilitat dels productes CIGS milloren, la tecnologia té el potencial d'ampliar la seva quota de mercat de manera significativa i, eventualment, pot esdevenir una tecnologia "disruptiva". A més, atesa la perillositat de l'extracció i l'ús del cadmi, les cèl·lules solars de CIGS ofereixen menys problemes de salut i medi ambient que les cel·les solars de tellurida del cadmi amb què competeixen.
Les cèl·lules solars de CIGS presenten una pel·lícula prima de selenièn d'indi de coure i selenièn de gal·lú de coure i una quantitat de sodi de traça. Aquesta pel·lícula CIGS actua com un semiconductor de bandgap directa i forma un heterojunció, ja que els bandgaps dels dos materials diferents són desiguals. La cèl·lula de pel·lícula prima es diposita sobre un substrat, com ara vidre de sosa-calç, metall o una pel·lícula de poliamida, per formar el contacte de la superfície posterior. Si s'escull un material no conductor per al substrat, un metall com el molibdenum utilitzat com a conductor. El contacte de la superfície frontal ha de ser capaç de conduir electricitat i ser transparent per permetre que la llum arribi a la cel·la. S'utilitzen materials com l'òxid d'indi, l'òxid de zinc dopat o, més recentment, les pel·lícules orgàniques avançades basades en el carboni nano-enginyat per proporcionar aquest contacte òsmic.
Les cel·les estan dissenyades perquè la llum accedeixi al contacte òptic frontal transparent i s'absorbeixi a la capa CIGS. Allí es formen parells de forats d'electrons. Es forma una "regió d'esgotament" a l'heterojunció dels materials tipus p i n de la superfície dopada amb cadmi de la cel·la CIGS. Això separa els electrons dels forats i els permet generar un corrent elèctric (veure també la cel·la solar). El 2014, els experiments de laboratori van produir una eficiència rècord del 23,2 per cent per una cel·la CIGS amb una estructura de superfície modificada. Tanmateix, les cèl · lules CIGS comercials tenen una menor eficiència, amb la majoria de mòduls aconseguint una conversió del 14%.
Durant el procés de fabricació, la deposició de pel·lícules CIGS sobre un substrat es fa sovint en buit, utilitzant un procés d'evaporació o un procés de polvorització. El coure, el gal i l'indi es dipositen al seu torn i es recojan amb un vapor de selenida, resultant en l'estructura CIGS final. La deposició es pot fer sense buit, utilitzant nanopartícules o galvanoplàsties, tot i que aquestes tècniques requereixen un desenvolupament més econòmic a gran escala. S'estan desenvolupant nous enfocaments més semblants a les tecnologies d'impressió que la fabricació de cel·lular solar de silici tradicional. En un sol procés, una impressora posa gotetes de tinta semiconductora en una làmina d'alumini. Un procés d'impressió posterior diposita capes addicionals i el contacte frontal a sobre d'aquesta capa; la làmina es talla llavors en fulls.
Les cèl·lules solars de CIGS es poden fabricar en substrats flexibles, la qual cosa els fa adequats per a una varietat d'aplicacions per a les quals l'energia fotovoltaica cristal·lina actual i altres productes rígids no són adequats. Per exemple, les cèl·lules solars CIGS flexibles donen als arquitectes un major ventall de possibilitats en disseny i estil. Les cèl·lules solars de CIGS també són una fracció del pes de les cèl·lules de silici i es poden fabricar sense que el vidre sigui resistent a la ruptura. Es poden integrar a vehicles com ara tractors, avions i cotxes, ja que el seu perfil baix minimitza la resistència a l'aire i no aporten pes significatiu.
