一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池技术领域。本发明专利技术公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法，碲化镉薄膜太阳能电池包括前基板，以及沿远离前基板的方向依次设置在前基板上的阻挡层、透明导电层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、本征或p型硫化镉层、接触层、背电极层；所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层组成，所述硫化锌膜层与接触层直接接触。本发明专利技术通过使用含有银或银合金或金或金合金膜层的背电极层可提高碲化镉薄膜太阳能电池的填充因子。

【技术实现步骤摘要】
一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池
，具体地涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，越来越多的国家开始大力发展太阳能利用技术。太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。碲化镉是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高。碲化镉薄膜太阳电池作为新一代的薄膜电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是很高的，目前实验室的转化率已超过22%。传统的碲化镉薄膜太阳能电池结构依次为：前基底、透明导电层、硫化镉窗口层、碲化镉光吸收层、背电极层。这种结构在透明导电层之上直接形成硫化镉窗口层会造成硫化镉窗口层对透明导电层的覆盖不完全，这会造成电池的内部泄漏，因为透明导电层形成后其表面的粗糙度比较大，而较薄的硫化镉窗口层是很难对其表面进行完全的覆盖；若要使硫化镉窗口层对透明导电层表面的全覆盖就需要较厚的硫化镉窗口层，但是较厚的硫化镉窗口层会造成其对入射光的吸收量增大，导致较少的入射光被吸收层吸收，这会造成电池的短路电流的下降，这将使电池的转换效率降低。由于碲化镉具有5.5eV如此高的功函数，很难找到一种这么高功函数的金属与它形成欧姆接触。因此传统的碲化镉薄膜太阳能电池直接在碲化镉光吸收层表面形成金属背电极层，使得碲化镉光吸收层与背电极层之间不能形成良好的欧姆接触，这将对薄膜电池的性能造成不利的影响。再者，使用传统的金属背电极层则碲化镉薄膜太阳能电池不能做成可透光性的薄膜太阳能电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决上述问题而提供一种可提高碲化镉薄膜太阳能电池的填充因子和使用稳定性的碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法。为此，本专利技术公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池，包括前基板，以及沿远离前基板的方向依次设置在前基板上的阻挡层、前电极层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、背电极层，所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层，所述硫化锌膜层位于p型半导体层上，所述银或银合金或金或金合金膜层覆盖在所述硫化锌膜层之上，所述透明导电氧化物膜层覆盖在所述银或银合金或金或金合金膜层之上。进一步的，所述缓冲层为氧化锡膜层、氧化锌膜层、氧化锌锡膜层或者氧化锌镁膜层。进一步的，所述p型半导体层为p型碲化镉膜层、p型碲化镉锌膜层或p型碲化锌膜层，所述p型半导体层的厚度≤3.5um，优选p型半导体层的厚度≤2.0um，更优选p型半导体层的厚度≤0.75um。进一步的，所述p型半导体层与背电极层之间插入有一层接触层。更进一步的，所述接触层为铜掺杂碲化镉膜层、铜掺杂碲化锌膜层、铜掺杂碲化镉锌膜层、氮掺杂碲化锌膜层、氮掺杂碲化镉膜层或氮掺杂碲化镉锌膜层。进一步的，所述p型半导体层与背电极层之间插入有一层本征或p型硫化镉层。进一步的，所述硫化锌膜层与银或银合金或金或金合金膜层之间插入有一层氧化锌基膜层，和/或在银或银合金或金或金合金膜层与透明导电氧化物膜层之间形成一层TiOx膜层或NiCrOx膜层，其中，所述TiOx膜层中x≤2；NiCrOx膜层中x≤3。更进一步的，所述TiOx膜层可由钛合金氧化物膜层替代。进一步的，所述阻挡层为氮化硅层、氧化硅层、铝掺杂氧化硅层、硼掺杂氮化硅层、磷掺杂氮化硅层和氮氧化硅层中的至少一种膜层组成；或所述阻挡层为包含氮化硅、氧化硅、铝掺杂氧化硅、硼掺杂氮化硅、磷掺杂氮化硅和氮氧化硅中的至少两种的复合材料层。进一步的，所述n型半导体层为n型硫化镉层或者n型硫化镉锌层。进一步的，所述前电极层为锡酸镉层、氧化镉锡层、掺氟氧化锡层、掺锑氧化锡膜层、掺碘氧化锡层、掺锡氧化铟层和掺铝氧化锌层中的至少一种膜层组成；或所述前电极层为包含锡酸镉、氧化镉锡、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡、掺碘氧化锡、掺锡氧化铟和掺铝氧化锌中的至少两种的复合材料层。所述透明导电氧化物膜层为AZO膜层、GZO膜层、IGZO膜层、BZO膜层、IZO膜层、ITO膜层、ITIO膜层、IWO膜层、氧化锡掺氟膜层、氧化锡掺碘膜层、氧化锡掺锑膜层中的至少一种膜层组成。进一步的，所述前基板为硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、浮法玻璃或聚酰亚胺。本专利技术中，所述背电极层还可包括八层膜层，其从内往外依次为硫化锌膜层、氧化锌基、银或银合金或金或金合金膜层、TiOx膜层或NiCrOx膜层、氧化锌基膜层、银或银合金或金或金合金膜层、TiOx膜层或NiCrOx膜层和透明导电氧化物膜层；其中，所述TiOx膜层中x≤2；NiCrOx膜层中x≤3。所述背电极层还可包括五层膜层，其从内往外依次为硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层、透明导电氧化物膜层或氧化锌基膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层。所述背电极层还可包括七层膜层，其从接触层往外依次为硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层、TiOx膜层或NiCrOx膜层、透明导电氧化物膜层或氧化锌基膜层、银或银合金或金或金合金膜层、TiOx膜层或NiCrOx膜层、透明导电氧化物膜层；其中，所述TiOx膜层中x≤2；NiCrOx膜层中x≤3。本专利技术的背电极层的方块电阻小于10Ω/□，优选其方块电阻小于5Ω/□。本专利技术还提供了一种碲化镉薄膜太阳能电池模块，包括上述的碲化镉薄膜太阳能电池、粘结层和背面基板，所述粘结层设置在背电极层上，所述背面基板设置在粘结层上。所述背面基板为硼硅酸盐玻璃、浮法玻璃、钠钙玻璃、碳纤维或聚碳酸酯的基底形成。本专利技术还公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，包括如下步骤S1，准备前基板；S2，在前基板上沿远离前基板的方向依次制备阻挡层、前电极层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、背电极层，所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层，所述硫化锌膜层位于p型半导体层上，所述银或银合金或金或金合金膜层覆盖在所述硫化锌膜层之上，所述透明导电氧化物膜层覆盖在所述银或银合金或金或金合金膜层之上。本专利技术的有益技术效果：本专利技术通过在p型半导体层上形成本征或p型硫化镉层可以使p型半导体层的表面钝化，以减少载流子在此界面处复合，可以提高薄膜电池的开路电压。本专利技术的背电极层中采用硫化锌膜层，这有利于背电极层与p型半导体层之间形成良好的欧姆接触，有利于背电极层对空穴载流子的收集。本专利技术中的背电极层可做成可透光的导电层，因而本专利技术的碲化镉薄膜太阳能电池可做成可透光的薄膜太阳能电池，同时背电极层又可具有较低的方块电阻，这有利于提高可透光的碲化镉薄膜太阳能电池的填充因子。本专利技术中的背电极层具有很好的反射中远红外线的能力，这可使碲化镉薄膜电池避免受到中远红外线的加热，避免导致电池温度上升而造成电池性能的下降，因而可提高碲化镉薄膜太阳能电池器件在使用过程中的稳定性。附图说明图1为本专利技术的碲化镉薄膜太阳能电池的一种结构示意图；图2为本专利技术的碲化镉薄膜太阳能电池的另一种结构示意图；图3为本专利技术的碲化镉薄膜太阳能电池的另一种结构示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。在此先说明，本专利技术中的氧化锡基透明导电材料为氧化锡掺杂氟的透明导电材料、氧化锡掺碘的透明导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碲化镉薄膜太阳能电池，包括前基板，以及沿远离前基板的方向依次设置在前基板上的阻挡层、前电极层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、背电极层，其特征在于：所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层，所述硫化锌膜层位于p型半导体层上，所述银或银合金或金或金合金膜层覆盖在所述硫化锌膜层之上，所述透明导电氧化物膜层覆盖在所述银或银合金或金或金合金膜层之上。

【技术特征摘要】
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池，包括前基板，以及沿远离前基板的方向依次设置在前基板上的阻挡层、前电极层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、背电极层，其特征在于：所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层，所述硫化锌膜层位于p型半导体层上，所述银或银合金或金或金合金膜层覆盖在所述硫化锌膜层之上，所述透明导电氧化物膜层覆盖在所述银或银合金或金或金合金膜层之上。2.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于：所述缓冲层为氧化锡膜层、氧化锌膜层、氧化锌锡膜层或者氧化锌镁膜层。3.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于：所述p型半导体层为p型碲化镉膜层、p型碲化镉锌膜层或p型碲化锌膜层。4.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于：所述p型半导体层与背电极层之间插入有一层接触层。5.根据权利要求4所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于：所述接触层为铜掺杂碲化镉膜层、铜掺杂碲化锌膜层、铜掺杂碲化镉锌膜层、氮掺杂碲化锌膜层、氮掺杂碲化镉膜层或氮掺杂碲化镉锌膜层。6.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于：所述p型半导体层与背电极层之间插入有一层本征或p型硫化镉层。7.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于：所述硫化锌膜层与银或银合金或金或金合金膜层之间插入有一层氧化锌基膜层，和/或在所述银或银合金或金或金合金膜层与透明导电氧化物膜层之间形成一层TiOx膜层或NiCrOx膜层，其中，所述TiOx膜层中x≤2；NiCrOx膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艺明，邓国云，李浩，
申请(专利权)人：江苏神科新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32