柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法，其由以下7个部分组合而成：1)透明的柔性衬底薄膜材料层；2)在所述柔性衬底薄膜材料层上低温沉积有ZnxCd1-xO形成的透明导电薄膜层；3)在所述透明导电薄膜层的部分位置上形成负极；4)设置在所述透明导电薄膜层上的CdS薄膜窗口层；5)设置在所述CdS薄膜窗口层上的CdTe薄膜吸收层；6)设置在所述CdTe薄膜吸收层上的背电极金属接触层；7)设置在所述背电极金属接触层上的柔性薄膜材料封装层。本发明专利技术具有成本低，效率高和满足不同领域需求的优点，且可以应用于低温工艺的柔性衬底薄膜CdTe薄膜太阳能电池的大批量制备。

【技术实现步骤摘要】
柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及纳米无机化合物能源材料制造工艺
，尤其涉及一种柔性衬底CdTe(碲化镉)薄膜太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
太阳能作为一种清洁、无污染、取之不尽用之不竭的自然能源，越来越受到人们的重视。太阳能电池可以直接将太阳能转换为电能，在太阳能的直接利用中有很大的优势。人们对太阳能电池的研究，可以分为体太阳能电池和薄膜太阳能电池的研究。体太阳能电池是指用化合物半导体的单晶、多晶锭切片为材料基础制备的太阳能电池。它的致命弱点是材料消耗大，制备工艺复杂，生产成本高。所以，人们更加倾向于薄膜太阳能电池的研究。在各种类型的薄膜电池中，CdTe薄膜电池由于结构简单，材料易得，制造成本低等优点，发展速度较快。CdTe是一种化合物半导体，在太阳电池中一般作吸收层。由于它的直接带隙为1.45eV左右，与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的PV材料，具有很高的理论效率(28％)，性能很稳定，一直被光伏业界看重。因此，研究本申请人致力于开发一种低成本，高效率的新型柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是提出一种低成本，高效率的柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法。本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池，由以下7个部分组合而成：1)、透明的柔性衬底薄膜材料层；2)、在所述柔性衬底薄膜材料层上低温沉积有ZnxCd1-xO形成的透明导电薄膜层；3)、在所述透明导电薄膜层的部分位置上丝网印刷银浆，形成的用于汇集电流的负极；4)、设置在所述透明导电薄膜层未印刷银浆的位置上的CdS薄膜窗口层，5)、设置在所述CdS薄膜窗口层上的CdTe薄膜吸收层；6)、设置在所述CdTe薄膜吸收层上的背电极金属接触层；7)、设置在所述背电极金属接触层上的柔性薄膜材料封装层，用于对背电极进行密封保护。较佳的，所述ZnxCd1-xO中的x的值为0.45～0.5。较佳的，所述透明导电薄膜层的电阻率为2.3×10-3(Ω·cm)。较佳的，所述CdS薄膜窗口层的厚度为90～110nm的CdS薄膜。较佳的，所述背电极金属接触层为镍电极或者铝电极或者铜电极或者金电极。一种上述的柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池的制备方法，采用如下的制备步骤：a、制备透明的柔性衬底薄膜材料层；b、在所述柔性衬底薄膜材料层上低温沉积ZnxCd1-xO，制备形成透明导电薄膜层；c、在所述透明导电薄膜层的部分位置上丝网印刷银浆，制备形成用于汇集电流的负极；d、在所述透明导电薄膜层的部分位置上制备CdS薄膜窗口层，所述CdS薄膜窗口层与所述负极不直接接触；e、在所述CdS薄膜窗口层上制备CdTe薄膜吸收层；f、在所述CdTe薄膜吸收层上制备背电极金属接触层；g、在所述背电极金属接触层上制备柔性薄膜材料封装层，用于对背电极进行密封保护；h、获得柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池。较佳的，所述步骤b中所述透明导电薄膜层采用ZnxCd1-xO低温沉积工艺，所述透明导电薄膜层采用反应式磁控溅射方法制备，靶材为Zn/Cd按照一定比例组成的合金，Zn和Cd的纯度分别达到99.99％以上。在沉积形成透明导电薄膜层之前，先将所述柔性衬底薄膜材料层用超声波乙醇清洗10min，再用去离子水超声清洗10min，最后用氮气吹干；沉积时，所述柔性衬底薄膜材料层的温度为200℃，沉积室背景压强小于5×10-3Pa，溅射电压400V，沉积时间15min。较佳的，所述步骤d中的所述CdS薄膜窗口层采用化学沉积法制备工艺，制作CdS薄膜采用的化学药品包括醋酸氨、醋酸镉、氨水和硫脲，控制化学反应时间、温度，使所述透明导电薄膜层上面均匀淀积一层厚度约为90～110nm的CdS薄膜，并用CdCl2涂覆在CdS上，并加热到350℃～400℃进行退火处理。较佳的，所述步骤e中所述的CdTe薄膜吸收层采用电解淀积工艺，将含有Cd2+及HTeO2+的电解液进行化学还原反应，从而得到Cd和Te并淀积形成CdTe薄膜；在电解淀积过程中，得到厚度为3μm的薄膜，并用CdCl2涂覆在CdTe上，并加热到350℃～400℃进行退火处理。较佳的，所述步骤f中首先对所述CdTe薄膜吸收层的表面进行化学刻蚀，再高浓度掺杂背接触材料，所述背接触材料是CdS/CdTe/ZnTe：Cu,所述CdS/CdTe/ZnTe：Cu的成膜厚度为45～55nm：45～55nm，形成欧姆接触，提高太阳能薄膜电池性能。综上所述，本专利技术柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法具有如下有益效果：1、本专利技术所开发的新型柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池，具有成本低，效率高和满足不同领域需求的优点。2、本专利技术采用柔性衬底，实现太阳能电池可以在一定的角度内弯折，以此满足不同场合的需求，适用范围广。3、本专利技术所开发的新型柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池制备方法，有效的降低了工艺的复杂度和制造成本，具有成膜质量好、工艺简单和价格低廉的优点，是一种制备高质量柔性衬底CdTe薄膜太阳电池的有效的方法。4、本专利技术具体的通过采用ZnxCd1-xO低温沉积工艺，降低工艺的复杂度；CdS薄膜窗口层采用化学沉积法(CBD)制备工艺，成本低廉；CdTe薄膜吸收层采用电解淀积工艺，制作CdTe背电极金属接触时，形成欧姆接触，进一步有效提高太阳能薄膜电池的性能。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：图1为具体实施例柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池的结构示意图。附图标号说明：柔性衬底薄膜材料层1，透明导电薄膜层2，负极3，CdS薄膜窗口层4，CdTe薄膜吸收层5，背电极金属接触层6，柔性薄膜材料封装层7。具体实施方式本实施例公开了一种柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池，其由7个部分组合而成，这7个部分分别为柔性衬底薄膜材料层1、透明导电薄膜层2、负极3、CdS薄膜窗口层4、CdTe薄膜吸收层5、背电极金属接触层6和柔性薄膜材料封装层7。如图1所示，本实施例具体为底层设置透明的柔性衬底薄膜材料层1；在柔性衬底薄膜材料层1上低温沉积有ZnxCd1-xO形成的透明导电薄膜层2；在透明导电薄膜层2的部分位置上丝网印刷银浆，形成的用于汇集电流的负极3；4)、设置在透明导电薄膜层2未印刷银浆的位置上的CdS薄膜窗口层4；设置在CdS薄膜窗口层4上的CdTe薄膜吸收层5；设置在CdTe薄膜吸收层5上的背电极金属接触层6；设置在背电极金属接触层6上的柔性薄膜材料封装层7，用于对背电极进行密封保护。具体的，本实施例选用的ZnxCd1-xO中的x的值为0.45～0.5，如x选用0.5，则形成Zn0.5Cd0.5O，形成的透明导电薄膜层2的电阻率为2.3×10-3(Ω·cm)。CdS薄膜窗口层4的厚度为90～110nm的CdS薄膜。背电极金属接触层6为镍电极或者铝电极或者铜电极或者金电极。当然了，技术人员还可以根据实际情况进行适当调整，如形成的所述透明导电薄膜层的电阻率调整了2.3×10-3(Ω·cm)左右的其他数值等，此处不再赘述。本实施例还提出了一种上述的柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池的制备方法，具体采用如下的制备步骤：a、制备透明的柔性衬底薄膜材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池，其特征在于，由以下7个部分组合而成：1)、透明的柔性衬底薄膜材料层；2)、在所述柔性衬底薄膜材料层上低温沉积有ZnxCd1‑xO形成的透明导电薄膜层；3)、在所述透明导电薄膜层的部分位置上丝网印刷银浆，形成的用于汇集电流的负极；4)、设置在所述透明导电薄膜层的未印刷银浆的位置上的CdS薄膜窗口层；5)、设置在所述CdS薄膜窗口层上的CdTe薄膜吸收层；6)、设置在所述CdTe薄膜吸收层上的背电极金属接触层；7)、设置在所述背电极金属接触层上的柔性薄膜材料封装层，用于对背电极进行密封保护。

【技术特征摘要】
1.一种柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用如下的制备步骤：a、制备透明的柔性衬底薄膜材料层；b、在所述柔性衬底薄膜材料层上低温沉积ZnxCd1-xO，制备形成透明导电薄膜层；所述透明导电薄膜层采用ZnxCd1-xO低温沉积工艺，所述透明导电薄膜层采用反应式磁控溅射方法制备，靶材为Zn/Cd组成的合金，Zn和Cd的纯度分别达到99.99％以上；在沉积形成透明导电薄膜层之前，先将所述柔性衬底薄膜材料层用超声波乙醇清洗10min，再用去离子水超声清洗10min，最后用氮气吹干；沉积时，所述柔性衬底薄膜材料层的温度为200℃，沉积室背景压强小于5×10-3Pa，溅射电压400V，沉积时间15min；c、在所述透明导电薄膜层的部分位置上丝网印刷银浆，制备形成用于汇集电流的负极；d、在所述透明导电薄膜层未印刷银浆的位置上制备CdS薄膜窗口层；e、在所述CdS薄膜窗口层上制备CdTe薄膜吸收层；f、在所述CdTe薄膜吸收层上制备背电极金属接触层；g、在所述背电极金属接触层上制备柔性薄膜材料封装层，用于对背电极进行密封保护；h、获得柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长柱，苏青峰，张根发，冯世军，
申请(专利权)人：上海联孚新能源科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31