一种碲化镉太阳能电池制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碲化镉太阳能电池制备方法，包括以下步骤：（A）提供基板；（B）在所述基板上沉积透明导电氧化物薄膜；（C）在透明导电氧化物薄膜表面沉积两层或多层的硫化镉薄膜，不同层的硫化镉薄膜沉积时采用不同工艺参数；（D）在所述硫化镉薄膜上沉积碲化镉薄膜；（E）对所述碲化镉薄膜进行表面处理；（F）在所述处理后的碲化镉薄膜上沉积缓冲层；（G）在所述缓冲层表面沉积金属背电极；（H）对沉积金属背电极后的电池进行退火层压。本发明专利技术的方法是通过将CdS窗口层分双层或者多层进行沉积，能够在降低CdS窗口层的总厚度，密度不同还改变膜层了表面形貌，可以有效降低膜层表面的针孔，从而提高碲化镉薄膜太阳能电池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏太阳能电池
，尤其是一种碲化镉太阳能电池制备方法。
技术介绍
随着能源的日益短缺，人们对太阳能的开发和利用日趋重视。市场上对面积更大、效率更高，且生产成本更低的新型太阳能电池的需求日益增加。在光伏电池领域，碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池因其本身固有的材料性能和他的发展进程、便于大面积连续化生产等优点，受到广泛关注。碲化镉（CdTe）是典型的多晶结构的材料，它具有理想的1.45-1.5eV的带隙，且是一种直接带隙的半导体材料，吸收系数在5×105cm-1，因此只需要几微米的厚度的材料就可以制备高效率的太阳能电池，是一种高效、稳定、相对成本低的薄膜太阳能电池。而且碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池结构简单，容易实现规模化生产，是近年来国内外太阳能电池研究的热点之一，尤其是在薄膜太阳能电池领域。碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池主要由n型的硫化镉（CdS）和p型碲化镉（CdTe）组成，目前沉积CdS、CdTe的方法主要有电化学沉积法、射频溅射法、真空蒸发法、喷涂热分解法、近空间升华法、气相运输沉积法等。气相运输沉积法制备的碲化镉薄膜太阳能电池膜层质量好、沉积速率高、晶粒尺寸大、原材料利用率高等优点，很容易实现产业化生产。硫化镉（CdS）作为碲化镉薄膜太阳能电池的窗口层，为了减少光电转换效率QE和短路电流Isc的密度的损失，CdS必须足够薄，但是最主要的问题是当CdS的厚度低于50~100nm的时候，由于TCO（导电氧化物薄膜）表面的不均匀沉积，会形成大量的pin holes（针孔）和薄膜的不连续性，造成太阳能电池性能降低。为了提高碲化镉薄膜太阳能电池的性能，在降低CdS厚度的同时，必须减少pin holes的形成。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术目的是提供一种碲化镉太阳能电池制备方法。本专利技术采用的技术方案是：一种碲化镉太阳能电池制备方法，包括以下步骤：（A）提供基板；（B）在所述基板上沉积用作薄膜电池前电极的透明导电氧化物薄膜；（C）在所述透明导电氧化物薄膜表面沉积两层或多层的硫化镉薄膜，不同层的硫化镉薄膜沉积时采用不同工艺参数；（D）在所述硫化镉薄膜上沉积碲化镉薄膜；（E）对所述碲化镉薄膜进行表面处理；（F）在所述处理后的碲化镉薄膜上沉积缓冲层；（G）在所述缓冲层表面沉积金属背电极；（H）对沉积金属背电极后的电池进行退火层压。其中，所述步骤（C）中硫化镉薄膜采用气相运输法沉积。所述透明导电氧化物为ITO、FTO或BZO。进一步，所述步骤（C）中工艺参数包括温度梯度、压力梯度、带隙梯度。进一步，所述步骤（C）与（D）沉积的条件为压力10-1000pa，温度100℃-650℃。进一步，所述硫化镉薄膜的单层厚度为50-200nm并且两层或多层的总厚度不超过200nm。本专利技术的有益效果：本专利技术的方法是通过将CdS窗口层分双层或者多层进行沉积，由于不同CdS窗口层的温度、压力、带隙等工艺参数不同，形成密度不同的CdS窗口层，相邻CdS窗口层之间互相嵌合就能够在降低CdS窗口层的总厚度，密度不同还改变膜层了表面形貌，高密度的CdS窗口层可以有效降低膜层表面的pin holes，从而提高窗口层的质量，从而提高碲化镉薄膜太阳能电池的性能。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1为现有单层硫化镉窗口层的碲化镉太阳能电池结构示意图。图2为本专利技术双层硫化镉窗口层的碲化镉太阳能电池结构示意图。图3为本专利技术多层硫化镉窗口层的碲化镉太阳能电池结构示意图。具体实施方式本专利技术的一种碲化镉太阳能电池制备方法，包括以下必须步骤：（A）提供基板；（B）在所述基板上沉积用作薄膜电池前电极的透明导电氧化物薄膜；其中，透明导电氧化物为ITO、FTO或BZO。（C）在所述透明导电氧化物薄膜表面沉积两层或多层的硫化镉薄膜CdS，不同层的硫化镉薄膜沉积时采用不同工艺参数；该工艺参数包括温度梯度、压力梯度、带隙梯度。（D）在所述硫化镉薄膜上沉积碲化镉薄膜CdTe；（E）对所述碲化镉薄膜进行表面处理；（F）在所述处理后的碲化镉薄膜上沉积缓冲层；（G）在所述缓冲层表面沉积金属背电极；（H）对沉积金属背电极后的电池进行退火层压。其中，所述步骤（C）中硫化镉薄膜采用气相运输法沉积。气相运输沉积方法主要过程是将蒸发源物质放进真空腔室内，真空腔体工艺压力为10pa-1000pa；在100-600℃的加热条件下对蒸发源进行加热，蒸发源升华变成蒸汽，在高温下（100℃-600℃通过载气（He、Ar、N2等）将蒸发的物质运输到一定温度（100℃-600℃）的基板表面沉积下来的过程。为了更具体的对比本专利技术改进的前后状况，先介绍单层硫化镉窗口层的碲化镉太阳能电池结构。如图1所示：首先在玻璃基板1上采用CVD法沉积800nm的SnO2:F薄膜2（FTO），作为电池的透明前电极。在SnO2:F薄膜2上采用气相运输法沉积50-200nm的n型CdS窗口层3，沉积的条件为压力10-1000pa，温度100℃-650℃；然后沉积1-5um的p型CdTe薄膜4；在对p型的CdTe表面进行处理然后沉积缓冲层5，在缓冲层上面沉积一层金属背电极6，对电池进行退火层压。再介绍本专利技术双层硫化镉窗口层的碲化镉太阳能电池结构，如图2所示：首先在玻璃基板1上采用CVD法沉积800nm的SnO2:F薄膜2，作为电池的透明前电极。在SnO2:F薄膜2上采用气相运输法沉积50-200nm的n型CdS窗口层31，沉积的条件为压力10-1000pa，温度100℃-650℃；沉积50-200nm的n型CdS窗口层32，沉积的条件为压力10-1000pa，温度100℃-650℃，其中31、32层的总厚度不超过200nm，压力温度从第31层到32变化可以是递增、递减、或者是其他情况；然后沉积1-5um的p型CdTe薄膜4；在对p型的CdTe表面进行处理然后沉积缓冲层5，在缓冲层上面沉积一层金属背电极6，对电池进行退火层压。本专利技术还包括另一实施例：多层硫化镉窗口层的碲化镉太阳能电池结构示意图，如图3所示：首先在玻璃基板1上采用CVD法沉积800nm的SnO2:F薄膜2，作为电池的透明前电极。在SnO2:F薄膜2上采用气相运输法沉积50-200nm的n型CdS窗口层31，32，…3n层，沉积的条件为压力10-1000pa，沉积的温度范围为100℃-650℃，压力温度从第31层到3n变化可以是递增、递减、或者是其他情况；然后沉积1-5um的p型CdTe薄膜4；在对p型的CdTe表面进行处理然后沉积缓冲层5，在缓冲层上面沉积一层金属背电极6，对电池进行退火层压。如上所述，本专利技术通过将CdS窗口层分双层或者多层进行沉积，由于不同CdS窗口层的温度、压力、带隙等工艺参数不同，形成密度不同的CdS窗口层，密度小的CdS窗口层具有良好的光电转换效率，密度小的CdS窗口层满足表面针孔少甚至零针孔要求。密度不同且相邻CdS窗口层之间互相嵌合就能够在降低CdS窗口层的总厚度，密度不同还改变膜层了表面形貌，高密度的CdS窗口层可以有效降低膜层表面的pin holes，从而提高窗口层的质量，从而提高碲化镉薄膜太阳能电池的性能。以上所述仅为本专利技术的优先实施方式，本专利技术并不限定于上述实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碲化镉太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（A）提供基板；（B）在所述基板上沉积用作薄膜电池前电极的透明导电氧化物薄膜；（C）在所述透明导电氧化物薄膜表面沉积两层或多层的硫化镉薄膜，不同层的硫化镉薄膜沉积时采用不同工艺参数；（D）在所述硫化镉薄膜上沉积碲化镉薄膜；（E）对所述碲化镉薄膜进行表面处理；（F）在所述处理后的碲化镉薄膜上沉积缓冲层；（G）在所述缓冲层表面沉积金属背电极；（H）对沉积金属背电极后的电池进行退火层压。

【技术特征摘要】
1.一种碲化镉太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（A）提供基板；（B）在所述基板上沉积用作薄膜电池前电极的透明导电氧化物薄膜；（C）在所述透明导电氧化物薄膜表面沉积两层或多层的硫化镉薄膜，不同层的硫化镉薄膜沉积时采用不同工艺参数；（D）在所述硫化镉薄膜上沉积碲化镉薄膜；（E）对所述碲化镉薄膜进行表面处理；（F）在所述处理后的碲化镉薄膜上沉积缓冲层；（G）在所述缓冲层表面沉积金属背电极；（H）对沉积金属背电极后的电池进行退火层压。2.根据权利要求1所述的一种碲化镉太阳能电池制备方法，其特征在于:所述步骤（C）中硫化镉薄膜采用气...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝仕虎，何光俊，陈金良，齐鹏飞，
申请(专利权)人：中山瑞科新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44