式中x为Ga/(In+Ga)的原子分数比b为光学弓形系数在0.11~0.24之间。

　　通过掺杂Ga可提高禁带宽度,增加开路电压(Voc)提高薄膜的黏附力，但同时也会降低短路电流(Jsc)和填充因子(FF),因此Ga的掺杂量需要优化目前取得的高效率电池的x值都在0.2~0.3之间G.Hanna等认为当x为0.28时电池的缺陷最少,做成的太阳能电池性能也最好。

　　2、CIS太阳电池吸收层的制备技术

　　在CIGS薄膜电池的制备过程中CIGS吸收层的制备起着至关重要的作用。目前文献报道的制备技术有多种，包括蒸发法、溅射后硒化法、电沉积法、丝网印刷法、微粒沉积法分子束外延法等。目前已经用于生产并且制备出高效率电池的方法是共蒸发法和溅射后硒化法。在实验室制备小面积的CIGS器件时，共蒸发法制备的薄膜质量明显好于其它方法。但由于蒸发对设备要求严格，蒸发过程中各元素沉积速度不易控制，所以大面积生产时均匀性不是很好，而溅射后硒化法首先通过溅射工艺制备CIG预制层，再进行硒化处理，因此预制层的成分比较容易控制，但难点在硒化工艺的掌握。

　　2.1多元共蒸发法

　　蒸发法是利用被蒸发物在高温时的真空蒸发来进行薄膜沉积的，是典型的物理气相沉积工艺，PVD在真空环境中CuInCaSe4种蒸发源分别被单独加热进行蒸发。然后在被加热的衬底上进行反应，制备出CuInCaSe2薄膜目前已知CIGS电池的最高转换效率记录就是通过多元共蒸发法制备的，即由美国国家可再生能源实验室NREL在0.419cm2的器件上实现的19.9%的转换效率。高效的CIGS电池的吸收层沉积时衬底温度高于530℃最终沉积的薄膜稍微贫CuGaIn+Ga的原子分数比接近0.3沉积过程中可通过调整InGa蒸发流量的比值在薄膜中实现禁带宽度的V型分布。

　　根据薄膜沉积过程,共蒸发可分为一步法、两步法和三步法。一步法是在基板温度为450~550℃时,全部元素同时蒸发。在薄膜沉积过程中,需要调整各元素的蒸发速率；在薄膜沉积后期,要提高In的沉积量,以保证薄膜表面富In。整个过程一步完成,由于涉及的工艺参数调整比较复杂,整个制备过程比较难以控制。

　　美国波音公司的Mickelsen和Chen提出了一种两步法工艺,也称波音(boeing)双层工艺。第一步是在衬底温度350℃时,沉积第一层富铜(Cu/In>1)的CIS薄膜,该薄膜为低电阻p型半导体(占整层厚度的50.0%~66.7%)；第二层是在高的衬底温度450℃(对于沉积CIGS薄膜,衬底温度为550℃)下沉积贫铜的CIS薄膜,该薄膜为中等偏高电阻的n型半导体,通过两层间扩散,形成梯度p型半导体。美国国家可再生能源实验室(NREL)高转化效率的CIGS薄膜采用的是三步共蒸发工艺制备的。