碲化镉薄膜太阳能电池、制备方法及活化处理设备技术

本发明专利技术提供一种碲化镉薄膜太阳能电池、制备方法及活化处理设备。制备方法包括步骤：提供衬底层，于衬底层上沉积窗口层；于窗口层上沉积光吸收层；对窗口层和光吸收层进行活化处理，包括于光吸收层上高压喷涂氯化镁溶液，然后在预设温度下进行预定时长的退火；活化处理后，进行湿法铜扩散处理；于光吸收层上沉积背电极层。本发明专利技术利用氯化镁溶液引入氯并经退火活化，可以进一步改善电池性能，从而有助于增加短路电流密度，提高电池的性能。本发明专利技术的制备方法工艺和操作简单，容易控制，制备过程环保无害，有助于提高制备良率和降低制备成本。依本发明专利技术的制备方法制备的碲化镉薄膜太阳能电池的初始性能和长期稳定性优异，转换效率高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
碲化镉薄膜太阳能电池、制备方法及活化处理设备


[0001]本专利技术涉及薄膜太阳能电池制备领域，特别是涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法，以及一种碲化镉薄膜太阳能电池的活化处理设备。

技术介绍

[0002]碲化镉薄膜太阳能电池，较单晶硅太阳能电池有制作方便，成本低廉和重量较轻等优点。碲化镉薄膜太阳能电池简称CdTe电池，它是一种以p型CdTe和n型CdS的异质结为基础的薄膜太阳能电池。一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成：背电极、背接触层、CdTe吸收层、CdTe窗口层和TCO层。碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它和太阳光谱很一致，可吸收95％以上的太阳光。在广泛深入的应用研究基础上，国际上许多国家的CdTe电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。传统的碲化镉薄膜太阳能电池活化层的处理方式为：CdCl2溶液通过海绵辊滚均匀滚涂在CdTe膜面上，这种方式存在以下弊端，(1)滚涂均匀性比较差，对海绵辊材质要求非常高；(2)海绵辊使用寿命低、成本高，使用一个月后涂覆质量明显下降(比如涂覆不均匀、海绵辊滴液漏液等)，不良率直线升高；(3)CdCl2溶液有剧毒，对设备、环境、人员危害较大；(4)溶液及海绵辊易损件成本较高。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种碲化镉薄膜太阳能电池、制备方法及设备，用于解决现有技术中的碲化镉薄膜太阳能电池采用辊涂CdCl2溶液的工艺处理活化层，存在成本和不良率高，CdCl2溶液有剧毒，对设备、环境、人员危害较大等问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
[0005]提供衬底层，于所述衬底层上沉积窗口层，所述衬底层包括FTO材料，所述窗口层包括氧化锌掺镁的材料；
[0006]于所述窗口层上沉积光吸收层，所述光吸收层包括掺硒碲化镉薄膜；
[0007]对所述窗口层和光吸收层进行活化处理，所述活化处理包括于所述光吸收层上喷涂氯化镁溶液，然后在预设温度下进行预定时长的退火；
[0008]活化处理后，进行湿法铜扩散处理；
[0009]于光吸收层上沉积背电极层。
[0010]可选地，所述背电极层的材料包括钼、铝和铬中的一种或多种。
[0011]可选地，形成所述窗口层和背电极层的方法包括磁控溅射法。
[0012]可选地，形成所述光吸收层的方法包括近空间升华法。
[0013]可选地，活化处理过程中，喷涂的氯化镁溶液的浓度为300
‑
800mg/l，且喷涂过程中接入3
‑
5bar的压缩空气，以使氯化镁溶液雾化为0.5
‑
5bar扇形喷雾。
[0014]可选地，活化处理过程中，预设温度为350
‑
600℃，预定时长为5
‑
40min。
[0015]可选地，铜扩散处理过程为，将完成活化处理后的结构置于浓度为0.02
‑
0.15mmol的氯化铜溶液中浸渍15
‑
180s后再依次进行冲洗和干燥。
[0016]本专利技术还提供一种碲化镉薄膜太阳能电池，所述碲化镉薄膜太阳能电池自下而上依次包括衬底层、窗口层、光吸收层、背接触层和背电极层，所述衬底层包括FTO材料，所述窗口层包括氧化锌掺镁的材料，所述光吸收层为掺硒碲化镉薄膜，其中，所述窗口层和光吸收层经喷涂氯化镁溶液后进行退火活化处理。
[0017]可选地，所述背电极层的厚度为220
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250nm，所述窗口层的厚度为40
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70nm，所述光吸收层的厚度为2.0
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4.0μm。
[0018]本专利技术还提供一种碲化镉薄膜太阳能电池的活化处理设备，包括：
[0019]喷涂腔，所述喷涂腔包括由多个挡板围成的空间；
[0020]喷涂组件，位于所述喷涂腔内，所述喷涂组件包括两组往复交错式的雾化喷头；
[0021]传输组件，位于所述喷涂腔下方，用于承载待活化处理的基板并带动基板移动；
[0022]风机，所述风机与所述喷涂腔的下部相连通；
[0023]风刀，与风机相连接，所述风刀设置于所述喷涂腔的入口处和/或出口处。
[0024]可选地，所述活化处理设备还包括清洁组件，位于所述喷涂腔内，且位于所述雾化喷头的上方，所述清洁组件包括若干个清洁喷头，所述清洁喷头与清洁液源相连通。
[0025]可选地，所述传输组件包括多个传输辊，且在喷涂区域下方未设置所述传输辊。
[0026]可选地，所述雾化喷头设置有自动刮板。
[0027]如上所述，本专利技术的碲化镉薄膜太阳能电池、制备方法及活化处理设备，具有以下有益效果：本专利技术利用氯化镁溶液引入氯并经退火活化，可以进一步改善电池性能，同时这种结构会增加碲化镉薄膜太阳能电池在长波波段的响应，从而有助于增加短路电流密度，提高电池的性能。本专利技术的制备方法工艺和操作简单，容易控制，制备过程环保无害，有助于提高制备良率和降低制备成本。依本专利技术的制备方法制备的碲化镉薄膜太阳能电池的初始性能和长期稳定性优异，转换效率高。
附图说明
[0028]图1显示为本专利技术提供的碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法的流程图。
[0029]图2显示为本专利技术提供的碲化镉薄膜太阳能电池的截面结构示意图。
[0030]图3显示为本专利技术提供的碲化镉薄膜太阳能电池的活化处理设备的例示性结构示意图。
[0031]元件标号说明
[0032]11
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衬底层
[0033]12
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窗口层
[0034]13
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光吸收层
[0035]14
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铜扩散层
[0036]15
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背电极层
[0037]21
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喷涂腔
[0038]22
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喷涂组件
[0039]23
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传输组件
[0040]24
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风机
[0041]25
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风刀
[0042]26
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清洁组件
[0043]27
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基板...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供衬底层，于所述衬底层上沉积窗口层，所述衬底层包括FTO材料，所述窗口层包括氧化锌掺镁的材料；于所述窗口层上沉积光吸收层，所述光吸收层包括掺硒碲化镉薄膜；对所述窗口层和光吸收层进行活化处理，所述活化处理包括于所述光吸收层上喷涂氯化镁溶液，然后在预设温度下进行预定时长的退火；活化处理后，进行湿法铜扩散处理；于光吸收层上沉积背电极层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述背电极层的材料包括钼、铝和铬中的一种或多种，形成所述窗口层和背电极层的方法包括磁控溅射法，形成所述光吸收层的方法包括近空间升华法。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，活化处理过程中，喷涂的氯化镁溶液的浓度为300
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800mg/l，且喷涂过程中接入3
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5bar的压缩空气，以使氯化镁溶液雾化为0.5
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5bar扇形喷雾。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，活化处理过程中，预设温度为350
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600℃，预定时长为5
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40min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，铜扩散处理过程为，将完成活化处理后的结构置于浓度为0.02
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0.15mmol的氯化铜溶液中浸渍15
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180s后再依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杰林，彭寿，殷新建，周显华，陈瑛，吴一民，魏梦楠，
申请(专利权)人：中国建材国际工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：