本發明專利技術提供了一種可用于碲化鎘薄膜太陽能電池的背接觸層，包括層疊的鉬層、鋁層和鉻層，該背接觸層用于碲化鎘薄膜太陽能電池能夠使CdTe的費米能級與背電極匹配，有效獲得歐姆接觸；本發明專利技術還提供了將該背接觸層制作在碲化鎘薄膜太陽能電池上的方法，先對碲化鎘層進行氯化鎘熱退火處理和酸腐蝕，然后在碲化鎘層表面噴涂氯化銅水溶液，再加熱太陽能電池一定時間，最后用磁控濺射法在碲化鎘薄膜的外表面依次沉積鉬層、鋁層和鉻層，本方法操作簡單，制作的背接觸層薄膜結構致密、晶粒尺寸適宜，背接觸層所含的各金屬層之間金屬原子擴散小，使碲化鎘薄膜太陽能電池的開路電壓和填充因子高，電池初始性能、長期穩定性優異，轉換效率高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及薄膜太陽能電池，具體涉及一種用于碲化鎘薄膜太陽能電池的背接觸層及將其制作在所述電池上的方法。
技術介紹
碲化鎘薄膜太陽能電池的結構如圖I所示，是在玻璃襯底I上依次沉積透明導電層2、高阻層3、硫化鎘4、碲化鎘5和背接觸層6。要制備高效的碲化鎘薄膜太陽能電池，改善電池的背接觸特性是關鍵。由于碲化鎘材料的功函數較高，達到5. 5eV，很難找到一種合適的具有更高功函數的金屬來與之形成歐姆接觸。歐姆接觸是指不產生明顯的附加阻抗，而且不會使半導體內 的平衡載流子濃度發生顯著的改變。而P-CdTe存在自動補償效應，不易實現重摻雜，不能通過量子隧道效應實現歐姆接觸。目前，在CdTe和金屬背電極之間沉積過渡層可以實現p型重摻雜背接觸層。ZnTe, Sb2Te3等被認為是CdTe太陽電池的背接觸優選材料，含Cu的ZnTe背接觸層能獲得性能很好的太陽電池，但是，Cu易向CdTe中擴散，堵塞CdTe的漏電通道，導致太陽能電池不穩定，解決此類問題的方法通常是在ZnTe = Cu層與CdTe層間引入本征ZnTe層；另外，ZnTe:Cu與金屬之間可能形成反向結，所以ZnTe: Cu層必須相對較薄。制作此類背接觸層的通常方法是在把經過CdCl2熱退火處理后的碲化鎘層用酸腐蝕溶液(如溴甲醇溶液或磷酸和硝酸混合溶液)把其表面的氧化物腐蝕掉并產生一個富Te層，然后沉積ZnTe Cu/HgTe :Cu層和金屬層或者Sb2Te3層和金屬層。這種工藝對于大規模生產來說太復雜,并且產品性能各自具有如下不足以ZnTe Cu/HgTe :Cu層和金屬層作為背接觸層的碲化鎘薄膜太陽能電池初始轉換率較好，但其性能隨時間的衰減幅度較大，以Sb2Te3層和金屬層作為背接觸層的碲化鎘薄膜太陽能電池的初始效率較低，但較為穩定。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是克服所述缺陷，提供一種可用于碲化鎘薄膜太陽能電池的背接觸層，用于碲化鎘薄膜太陽能電池能夠使CdTe的費米能級與背電極匹配，獲得穩定的歐姆接觸。本專利技術所述的背接觸層包括依次沉積的鑰層、鋁層和鉻層；所述結構的背接觸層用于碲化鎘薄膜太陽能電池能夠使CdTe的費米能級與背電極匹配，獲得穩定的歐姆接觸，相比于現有結構的碲化鎘薄膜太陽能電池背接觸層而言，其結構更為簡單，成本更低，現有技術的常規薄膜沉積方法(如化學氣相沉積法、近空間升華法等)均能用于制造本專利技術所述的背接觸層，加工更容易。優選的，所述鑰層的厚度為20-200納米。優選的，所述鋁層的厚度為50-400納米。優選的，所述鉻層的厚度為50-200納米。優選的，所述鑰層的厚度為80-150納米，所述鋁層的厚度為120-200納米，所述鉻層的厚度為100-200納米。本專利技術的目的之二是提供一種將所述背接觸層制作在碲化鎘薄膜太陽能電池上的方法，該方法制作的背接觸層薄膜結構致密、晶粒尺寸適宜，背接觸層所含的各金屬層之間金屬原子擴散小，使碲化鎘薄膜太陽能電池的開路電壓和填充因子高，電池初始轉換效率高，性能長期穩定性好。本專利技術所述的將所述背接觸層制作在碲化鎘薄膜太陽能電池上的方法，其中，所述的太陽能電池是在玻璃襯底上依次沉積有透明導電層、高阻層、硫化鎘層和碲化鎘層而形成的結構，該方法包括如下步驟(I)去除碲化鎘層外表面的氧化物后，噴涂上氯化銅溶液；(2)于150-250°C溫度加熱步驟(I)所得的太陽能電池10-30分鐘后，冷卻，用清水清洗電池表面；(3)用磁控濺射法在碲化鎘薄膜的外表面依次沉積鑰層、鋁層和鉻層。本專利技術所述的碲化鎘薄膜太陽能電池的透明導電層包括但不限于氟摻雜的氧化錫，例如還可以為鋁摻雜的氧化鋅等透明導電物；所述的高阻層包括但不限于本征氧化錫，例如也可以是本征氧化鋅。沉積透明導電層或高阻層的方法可以是化學氣相沉積法，也可以是磁控濺射法。所述硫化鎘層的沉積方法可以是近空間升華法、氣相輸運沉積法、磁控濺射法或化學水浴法等，硫化鎘層的沉積厚度一般為50-150納米；碲化鎘層(即本專利技術所述的碲化鎘薄膜)的沉積方法可以是近空間升華法、氣相輸運沉積法或磁控濺射法，其沉積厚度一般為2-6微米。本方法的步驟(I)中，在去除氧化物的碲化鎘層外表面噴涂氯化銅水溶液并在特定溫度下加熱特定時間，是為了使銅離子擴散到碲化鎘材料中形成P型摻雜，提高碲化鎘薄膜的多數載流子濃度；有利于提高電池長期穩定性。優選的，所述氯化銅水溶液的濃度為1 10_6_1 10_9摩爾/升；氯化銅水溶液濃度不同會導致進入碲化鎘層中氯化銅量不同，在本專利技術限定的濃度條件下，噴涂后進入碲化鎘層中氯化銅量較為適宜，同時使后續退火溫度均在較小范圍促進電池轉換效率的提升。優選的，所述磁控濺射法的濺射工藝條件為襯底溫度為25_250°C，沉積速度為50-300納米/分鐘。優選的，步驟(I)中，去除碲化鎘層外表面氧化物之前，對該外表面進行氯化鎘熱退火處理。氯化鎘熱退火處理可按通常方式操作，例如在碲化鎘層外表面噴涂或者旋涂一層300-400nm厚的CdCl2，然后在真空或保護氣體中于400°C左右進行熱處理15min左右，進行氯化鎘熱退火處理能夠顯著提高電池的短路電流及電池效率。本專利技術所述的方法能夠提高碲化鎘薄膜太陽能電池的開路電壓和填充因子，顯著提高了碲化鎘薄膜太陽能電池的初始轉換效率，轉換效率由在不使用含銅背接觸情況下達到的13%左右提升到14%以上，并且保持了其長期穩定性，年轉換效率衰減控制在1%以內。附圖說明 圖I為現有技術的碲化鎘薄膜太陽能電池的結構示意圖2為本專利技術結構的碲化鎘薄膜太陽能電池的結構示意圖，其中，I為玻璃，2為透明導電層，如氟摻雜的氧化錫、鋁或硼摻雜的氧化鋅等，3為高阻層，如本征氧化錫或氧化鋅，4為硫化鎘層，5為碲化鎘層，6為鑰層，7為鋁層，8為鉻層。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術的具體實施方式做進一步的描述。實施例I 如圖2，在玻璃襯底I上由內向外用化學氣相沉積法沉積透明導電層2和高阻層3，然后再用氣相輸運沉積法沉積50納米厚度的硫化鎘層4和2微米厚度的碲化鎘層5，得到太陽能電池；本實施例中，透明導電層2的材料為氟摻雜的氧化錫，高阻層3的材料為本征氧化錫，所述沉積方法的操作參數均為現有技術中沉積該種材料薄膜的常規參數。在太陽能電池的碲化鎘層外表面噴涂一層350nm厚的CdCl2，再于400°C的真空條件下進行熱處理15min，然后用濃度為70%和25%的磷酸和硝酸混合溶液腐蝕退火處理后的電池的碲化鎘層，去除碲化鎘層表面的氧化物后，在碲化鎘薄膜表面噴涂濃度為1 10_6摩爾/升的氯化銅水溶液；再于150-155°C溫度下加熱太陽能電池10分鐘后，冷卻，用清水清洗電池表面，清洗的目的是去除電池表面殘留的氯化銅、酸等雜質；最后用磁控濺射法在碲化鎘薄膜的外表面依次沉積鑰層、鋁層和鉻層，鑰層沉積厚度為20納米，鋁層和鉻層的沉積厚度均為50納米。待鉻層沉積完畢，得到碲化鎘薄膜太陽能電池，所得電池的初始轉換效率為14. 1%，年轉換效率衰減程度小于1%。實施例2 本實施例的操作如實施例1，區別在于太陽能電池上的硫化鎘層的沉積厚度為80納米左右，碲化鎘層的沉積厚度為4微米，透明導電層2的材料為鋁摻雜的氧化鋅，高阻層3的材料為本征氧化鋅。對太陽能電池的碲化鎘層進行氯化鎘熱退火處理時，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭壽，潘錦功，謝義成，傅干華，
申請(專利權)人：成都中光電阿波羅太陽能有限公司，
類型：發明
國別省市：
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