碲化鎘薄膜太陽電池及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種碲化鎘（CdTe）薄膜太陽電池及其制備方法，屬于薄膜太陽電池技術領域。該CdTe薄膜太陽電池的背接觸結構中包括與CdTe薄膜太陽電池層相接觸的CuxS背接觸層（0.88≤x≤2）。該CdTe薄膜太陽電池接觸電阻小，轉換效率高，并且成本相對較低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于薄膜太陽電池
，涉及碲化鎘(CdTe)薄膜太陽電池，尤其涉及背接觸層為CuxS (O. 88 ^ 2)的碲化鎘薄膜太陽電池。
技術介紹
在新能源
，太陽電池應用越來越廣泛，并且工業界在不斷地追求太陽電池的低成本制造，從而實現太陽電池大規模廣泛應用。其中，薄膜太陽電池相對單晶硅或多晶硅太陽電池在低成本特性方面前景良好，因此，薄膜太陽電池被不斷深入研究并開始商業化應用。薄膜太陽電池領域中，CdTe材料的禁帶寬度(或者稱為能隙)為I. 46eV,電子親和 勢為4. 3eV，光吸收吸收系數高達IO5CnT1,其非常適合用于薄膜太陽電池。因此，CdTe薄膜太陽電池由于其理論轉換效率高等優點而備受關注。在CdTe薄膜太陽電池中，P型的CdTe層與η型的WS (硫化鎘)層形成ρη異質結,其在光伏效應下可以在ρη異質結的兩端形成光生電流。但是，CdTe材料的電子親和勢高達4. 3eV，功函數較高，與大多數用于形成電極的金屬材料接觸時，其能帶向下彎曲，從而形成阻擋空穴向電極運輸的空穴勢壘，因此，難以與金屬材料形成低電阻接觸(接觸電阻越高，太陽電池轉換效率相對越低)。當前，降低CdTe層的背接觸結構的接觸電阻(即實現CdTe層與電極之間的良好歐姆接觸)是制備高效率CdTe薄膜太陽電池的關鍵技術。為獲得背接觸結構的良好歐姆接觸，目前主要有兩種方法。第一種是，對CdTe層進行重摻雜，從而使其與金屬接觸時易于實現CdTe層與所述接觸材料之間的隧道效應。對于單晶CdTe，可以獲得1017-1018cm_3的摻雜濃度，其可以通過該種方法實現良好歐姆接觸；但是，對于CdTe薄膜太陽電池所使用的P型多晶CdTe，其還存在較高的晶界勢壘，載流子濃度會因晶界的耗盡區而大大減小，從而摻雜也難以實現載流子實際濃度的增加。因此，該種方法在實際太陽電池的制備中，難以實現良好接觸的背接觸結構。第二種是，在CdTe層與電極之間引入背接觸層(或者稱為緩沖層)，選擇背接觸層材料與CdTe的功函數相匹配來降低接觸電阻。例如，中國專利申請號為CN200810046209. 6、題為“具有Te背接觸層的CdTe薄膜太陽電池”中，選擇Te作為背接觸層；還例如，選擇HgTe這種半金屬材料作為背接觸層；還例如，選擇ZnTe/ZnTe:Cu作為背接觸層。但是，目前包含背接觸層的背接觸結構中，都存在一定局限性，諸如，穩定性不高、易引起CdTe材料本身特性變化、難以大規模會生產制備等。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，降低CdTe薄膜太陽電池的背接觸結構的接觸電阻。為實現以上目的或者其它目的，本專利技術提供以下技術方案。按照本專利技術的一方面，提供一種碲化鎘薄膜太陽電池，所述碲化鎘薄膜太陽電池的背接觸結構中包括與碲化鎘層相接觸的CuxS背接觸層，其中，O. 88 ^ X ^ 2。按照本專利技術提供的碲化鎘薄膜太陽電池的一實施例，其中，所述背接觸結構還包括背電極層、以及設置于所述背電極層與所述CuxS背接觸層之間的導電復合層。在之前所述碲化鎘薄膜太陽電池中，較佳地，所述導電復合層為改良性石墨導電膏、氮化鑰或者締化鋅。按照本專利技術提供的碲化鎘薄膜太陽電池的又一實施例，其中，所述背接觸結構還包括背電極層、以及設置于所述背電極層與所述CuxS背接觸層之間的半導體復合層。在之前所述碲化鎘薄膜太陽電池中，較佳地，所述半導體復合層為本征碲化鋅與摻雜銅的碲化鋅的復合層，其中，本征碲化鋅與所述CuxS背接觸層直接接觸。 在之前所述碲化鎘薄膜太陽電池中，較佳地，所述CuxS背接觸層為富銅相的硫化銅、Cu1.95S、Cu1J5S或者富硫相的硫化銅。在之前所述碲化鎘薄膜太陽電池中，較佳地，所述CuxS背接觸層的厚度范圍為50納米至200納米。在之前所述碲化鎘薄膜太陽電池中，較佳地，所述背電極層為Ni、Ti或者Mo，或者為Al/Cr復合金屬層。在之前所述碲化鎘薄膜太陽電池中，較佳地，所述背電極層的厚度范圍為100納米至300納米。按照本專利技術的又一方面，提供一種制備以上所述碲化鎘薄膜太陽電池的方法，其包括以下步驟 提供已制備形成的CdTe/CdS異質結結構； 在CdTe層上直接沉積CuxS背接觸層；以及 沉積形成背電極層； 其中，O. 88 ^ X ^ 2ο按照本專利技術提供制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法的一實施例，在沉積CuxS背接觸層步驟中，采用化學氣相沉積、真空反應蒸發、濺射、脈沖激光沉積或者化學水浴沉積方法沉積所述CuxS背接觸層。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，沉積CuxS背接觸層之后，還包括對所述CuxS背接觸層的退火處理步驟。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，采用化學水浴沉積方法沉積CuxS背接觸層時，在所述退火步驟中，退火時間范圍為30分鐘至90分鐘，退火溫度范圍為150°C至300°C，退火的氣氛為氬氣或氮氣。按照本專利技術提供制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法的又一實施例，沉積CuxS背接觸層步驟之后，還包括步驟 在所述CuxS背接觸層上直接形成導電復合層。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，所述導電復合層為改良性石墨膏，所述改良性石墨膏通過涂覆混合有Te粉或Cu粉或Ag粉的碳素墨水的漿料并退火處理形成。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，所述退火處理同時用于對所述CuxS背接觸層進行熱處理以省去單獨對所述CuxS背接觸層進行熱處理的過程。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，所述退火處理在退火爐中進行，退火溫度范圍為200-300°C，退火時間范圍為30-60分鐘，退火氣氛為氬氣或者氮氣。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，所述導電復合層為氮化鑰層，通過濺射沉積形成所述氮化鑰層。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，所述導電復合層為碲化鋅層，通過熱蒸發、電子束蒸發或濺射沉積形成所述碲化鋅層。 按照本專利技術提供制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法的還一實施例，沉積CuxS背接觸層步驟之后，還包括步驟 在所述CuxS背接觸層上直接形成半導體復合層。在之前述及的制備碲化鎘薄膜太陽電池的方法中，較佳地，所述半導體復合層為本征碲化鋅與摻雜銅的碲化鋅的復合層，其通過電阻熱蒸發、電子束蒸發或者磁控濺射沉積形成。本專利技術的技術效果是，通過在CdTe薄膜太陽電池的背接觸結構中引入CuxS背接觸層，實現CuxS背接觸層與形成ρη異質結的CdTe層的能帶結構匹配，降低空穴勢壘，并可以通過CuxS對CdTe層進行銅摻雜，因此，接觸電阻可以得到有效降低，該CdTe薄膜太陽電池的性能得到提升。同時，CuxS背接觸層可以相對低成本、簡單地制備，并且易于工業化大規模生產，因此，CdTe薄膜太陽電池的成本相對較低。附圖說明從結合附圖的以下詳細說明中，將會使本專利技術的上述和其它目的及優點更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標號表示。圖I是按照本專利技術第一實施例提供的CdTe薄膜太陽電池的截面結構示意圖。圖2是制備圖I所示實施例的CdTe薄膜太陽電池的方法流程示意圖。圖3是按照本專利技術第二實施例提供的CdTe薄膜太陽電池的截面結構示意圖。圖4是制備圖3所示實施例的CdTe薄膜太陽電池的方法流程本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述碲化鎘薄膜太陽電池的背接觸結構中包括與碲化鎘層相接觸的CuxS背接觸層，其中，？0.88≤x≤2？。

【技術特征摘要】
1.一種碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述碲化鎘薄膜太陽電池的背接觸結構中包括與碲化鎘層相接觸的CuxS背接觸層，其中，0.88 SxS 2。2.如權利要求I所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述背接觸結構還包括背電極層、以及設置于所述背電極層與所述CuxS背接觸層之間的導電復合層。3.如權利要求2所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述導電復合層為改良性石墨導電膏、氮化鑰或者碲化鋅。4.如權利要求I所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述背接觸結構還包括背電極層、以及設置于所述背電極層與所述CuxS背接觸層之間的半導體復合層。5.如權利要求4所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述半導體復合層為本征碲化鋅與摻雜銅的碲化鋅的復合層，其中，本征碲化鋅與所述CuxS背接觸層直接接觸。6.如權利要求I所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述CuxS背接觸層為富銅相的硫化銅、Cu1.95S、Cu1J5S或者富硫相的硫化銅。7.如權利要求I或6所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述CuxS背接觸層的厚度范圍為50納米至200納米。8.如權利要求2所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述背電極層為Ni、Ti或者Mo,或者為Al/Cr復合金屬層。9.如權利要求2或8所述的碲化鎘薄膜太陽電池，其特征在于，所述背電極層的厚度范圍為100納米至300納米。10.一種制備如權利要求I所述碲化鎘薄膜太陽電池的方法，其特征在于，包括以下步驟提供已制備形成的CdTe/CdS異質結結構；在CdTe層上直接沉積CuxS背接觸層；以及沉積形成背電極層；其中，O. 88 ^ X ^ 2ο11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，在沉積CuxS背接觸層步驟中，采用化學氣相沉積、真空反應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：辜瓊誼，牛學鵬，楊培，
申請(專利權)人：無錫尚德太陽能電力有限公司，四川尚德太陽能電力有限公司，
類型：發明
國別省市：