作为最有前景的光伏技术之一，铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池近年来发展非常迅速。凭借它在薄膜电池中最高的转换效率以及低成本的发展潜力，CIGS电池被广泛看好能够走向大规模的商业化应用。目前CIGS电池的实验室效率最高20.3％，大面积组件达到14％，二者都很接近多晶硅电池的水平。另外，CIGS材料的光吸收系数高达105/cm，是单晶硅的100倍，这意味着2μm厚度的薄膜就能吸收95％以上的阳光，可以大大节省材料消耗以降低电池成本。现在国外有多家公司正在进行CIGS电池的产业化研发。但由于四元化合物CIGS在制备工艺上的复杂性，以及大面积硒化热处理的均匀性问题，主流的平板CIGS电池生产成品率异常低下，平均水平不足70％，低于碲化镉和非晶硅电池。这个瓶颈致使其目前的市场占有率不足2％。因此，解决成品率问题是CIGS电池发展的当务之急。　　 本论文针对大面积平板CIGS电池的产业化问题，创造性的提出一种新型的双层管式电池的结构，圆弧面的特点使它具备大角度采光和“自聚焦”效应的特殊优势，结合背部反光瓦的使用可以显著提高电池组件的输出性能。更为重要的是，这种由独立的管式电池通过外部连接的方式得到的组件可以避免局部瑕疵导致的大面积浪费，是解决成品率问题的有效途径。同时，玻璃管基底在溅射镀膜线中具有很高的生产效率，相比于平板玻璃电池其产量可以进一步放大，这在中国成熟的集热管行业已经得到了充分的验证。所以，管式CIGS电池发展前景非常广阔，特别是在中国有着独特的优势。　　 本论文完成了尺寸为φ30mm×25cm×1.5mm的管式CIGS电池的中试。基于长期以来对平板CIGS电池(30cm×30cm)的研究经验，成功研制了一套多功能复合真空镀膜系统，能够在清洁无油的高真空环境下完成管式CIGS电池的各项工艺步骤。在实验中，论文首先研究了背电极钼(Mo)的内应力变化，生长出粘接性能良好的低阻Mo膜(0.2Ω)。紧接着，论文针对常规“两步法”的应用局限性，创造性地提出一种“金属叠层三步硒化法”工艺，通过对金属预制层形貌、硒化温度曲线以及退火气氛三个关键参数的优化，得到了成分均匀、物相单一、结晶致密的CIGS薄膜。然后，论文成功解决了氧化锌掺铝电极的导电性和透光性平衡问题，在优化基底温度、氧气分压等一系列参数的基础上，制备出方阻低于15Ω、透过率高于85％的透明导电薄膜。经过工艺的种种优化，在750W/m2的太阳光照下，由30个电池单元串联组成管式CIGS电池组件开路电压达到了13.5V，在100mW/cm2的标准测量条件下实际光电效率达到8.7％。