具有Te缓冲层的CdTe薄膜太阳电池制造技术

具有Ｔｅ缓冲层的ＣｄＴｅ薄膜太阳电池，属于新能源材料与器件领域。采用Ｔｅ作为缓冲层沉积在ＨＮＯ↓［３］－Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］－Ｈ↓［２］Ｏ（ＮＰ）腐蚀后的碲化镉薄膜表面和背接触层之间的一种碲化镉太阳电池。添加的缓冲层Ｔｅ，一方面，可以与腐蚀出来的富Ｔｅ层形成良好的晶格匹配，同时降低了与ＣｄＴｅ之间的势垒高度。另一方面，可形成组分和结构单一且性质稳定的Ｃｕ↓［ｘ］Ｔｅ，或者阻挡杂质离子的扩散，尤其避免了其在腐蚀后的晶界上迅速扩散。因此，可增加转换效率和旁路电阻，提高器件的性能，有利于ＣｄＴｅ薄膜太阳电池的规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源材料与器件领域。
技术介绍
CdTe是一种重要的光伏材料，其能隙 1.44eV接近太阳能转换的最佳能隙，它与宽能隙 的CdS (~2.42eV)形成CdS/CdTe异质结太阳电池，有很高的理论转换效率。目前，商业化 组件的效率己达10%。在CdTe太阳电池的制备过程中，实现CdTe与金属电极之间的欧姆接触是获得稳定、高 效电池的关键技术之一。由于CdTe的电子亲和势为4.3eV，与大多数的金属都难以形成低电 阻接触。因此，在工业化生产中，常采用HN03-H3P04-H20(NP)腐蚀以去除CdTe表面杂质， 获得富Te层(图l)，随后，沉积背接触层，以减少背接触势垒的影响，从而实现CdTe与金属 背电极间的欧姆接触。但不足之处是NP腐蚀的富Te层厚薄不均，为孔状结构，而且这种腐蚀为择优腐蚀，特 别是沿晶粒间界腐蚀。常规的CdTe太阳电池，背接触层常采用铜或含铜材料，会出现如下问 题对于含铜材料，因择优腐蚀导致金属离子或杂质沿晶粒间界扩散，可能形成导电旁路； 对于铜，因孔状富Te层不均匀可能产生成分和结构复杂的CuJe (15x^2)。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决NP腐蚀后CdTe表面形成的孔状富Te层以及择优腐蚀与铜或含 铜背接触材料相互作用带来的问题。为实现本专利技术，本专利技术的技术方案是在结构为玻璃/透明导电膜(TCO)/CdS/CdTe的薄膜表 面，采用NP腐蚀后，沉积一层Te作为缓冲层，然后按照正常的顺序沉积背接触层以及金属电 极以完成CdTe薄膜太阳电池的制备。添加的缓冲层Te，可以与腐蚀出来的富Te层形成良好的晶格匹配，同时降低了与CdTe之间的势垒高度，减小了接触电阻，进而减少了在晶界的复合电流，同时作为P+层，其能隙约 0.33 eV，与CdTe界面的价带偏移约0.26eV，有利于空穴由CdTe进入Te层。为了减小肖特基势垒，还需沉积Cu或含Cu背接触层，如ZnTe:Cu、 HgTe:Cu、 CuxTe，以 减小界面态密度，增加pn结附近的载流子浓度，降低肖特基势垒高度。由于插入厚度均匀的 缓冲层Te，因此，在沉积铜以及后处理后，将形成组分和结构单一且性质稳定的CuxTe;在沉 积含铜背接触层后，缓冲层Te将阻挡杂质离子的扩散，尤其避免了其在腐蚀后的晶界上迅速 扩散。通过比较有无缓冲层Te的CdTe太阳电池，可以发现，添加缓冲层后，器件的旁路电阻可 从200Qcn^提高至lj500Qcn^左右，转换效率普遍可提高5% 10%。因此，本专利技术的有益效果 是对于NP腐蚀后CdTe薄膜太阳电池，添加缓冲层Te后，增加了转换效率和旁路电阻，提高 了器件性能的稳定性和重复性，有利于CdTe薄膜太阳电池的规模化生产。 附图说明图l为NP腐蚀后CdTe薄膜的XRD示意图。 图2为NP腐蚀CdTe薄膜后的示意图。 图3为具有Te缓冲层的CdTe薄膜太阳电池结构示意图。图2和图3中的符号表示G为玻璃衬底，T为TCO， W为CdS， A为CdTe， B为缓冲层Te， Bl为背接触层，M为金属电极。 具体实施例方式以下结合图l-3和实施例详述本专利技术。本专利技术实施例中采用的CdTe薄膜样品经过常规的CdCl2退火处理，其结构为玻璃衬底(G) /TCO (T)/CdS(W)/CdTe (A)，把上述CdTe薄膜样品置入NP腐蚀液中，腐蚀液是质量百分比分 别为65%~68%的硝酸、85%的磷酸和去离子水以(1~5): (60~100): (10~100)体积比混合， 腐蚀的时间30 200秒，腐蚀温度为常温，约27。C。在腐蚀液中氧化剂HN03作用下，在CdTe (A) 表面生成富Te层。图l给出了CdTe薄膜经NP腐蚀后,在衍射角27.7G附近出现了六方相Te的(101) 的衍射峰。NP腐蚀为择优腐蚀，如图2所示。随后，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，再溅射或真空蒸发沉积缓冲层Te (B)，厚度约5nm 150nm。最后，制作Cu或含Cu背接触层(Bl)， 其中含Cu背接触层为ZnTe:Cu、 HgTe:Cu、 CXTe中任一种，厚度30nm 150 ix m，并沉积金属 电极(M)，如Ni、 Ni/Al合金或Au中的一种，厚度约100nm 3 pm，这样完成了CdTe太阳电池 的制备，其结构为玻璃衬底(G) /TCO (T)/CdS(W)/CdTe (A)/Te/背接触层(Bl) /金属电极(M)， 如图3所示。 实施例一(1) 腐蚀液温度控制在27GC的情况下，将样品放入腐蚀液中，腐蚀液是质量百分比分别为 65%~68%的硝酸、85%的磷酸和去离子水以1: 70: 29体积比混合，腐蚀时间为30 秒。(2) 取出样品，去离子水冲洗数次，用氮气吹干。(3) 用溅射法或真空热蒸发法，沉积缓冲层Te(B)，厚度约5nm 150nm。(4) 真空热蒸发或溅射Cu (Bl)，厚度约20 200nm,氮气保护退火 20分钟，温度250QC ~3000C。(5) 最后沉积100nm 3pm金属电极(M)，可以是Ni、 Ni/Al合金或Au中的一种，制备方法 为电子束蒸发、溅射或真空热蒸发。实施例二(1) 腐蚀液的温度控制在27GC的情况下，将样品放入腐蚀液中，腐蚀液是质量百分比分别 为65%~68%的硝酸、85%的磷酸和去离子水以1: 70: 29体积比混合，腐蚀时间为30 秒。(2) 取出样品，用去离子水冲洗数次，氮气吹干。(3) 用溅射法或真空热蒸发法，沉积缓冲层Te(B)，厚度约5nm 150nm。(4) 用10。/。HgTe:Cu/90。/。石墨浆(Bl)涂覆其上，厚度约100 U m，氦气保护退火 20分 钟，温度25()GC 3000C。(5) 最后沉积100nm~3 jam金属电极(C)，可以是Ni、 Ni/Al合金或Au中的一种，制备方法为电子束蒸发、溅射或真空热蒸发。 实施例三(1) 腐蚀液的温度控制在27GC的情况下，将样品放入腐蚀液中，腐蚀液是质量百分比分别为65%~68%的硝酸、85%的磷酸和去离子水以1: 70: 29体积比混合，腐蚀时间为30 秒。(2) 取出样品，去离子水冲洗数次，用氮气吹干。(3) 用溅射法或真空热蒸发法，沉积缓冲层Te(B)，厚度约5nm 150nm。(4) 沉积ZnTe:Cu (Bl)，厚度30nm 200nm，制备技术为真空热蒸发或溅射。随后，氮气 保护退火 20分钟，温度100GC 250GC。(5) 最后沉积100nm~3 金属电极(C)，可以是Ni、 Ni/Al合金或Au中的一种，制备方 法为电子束蒸发、溅射或真空热蒸发。实施例四(1) 腐蚀液的温度控制在27^的情况下，将样品放入腐蚀液中，腐蚀液是质量百分比分别 为65%~68%的硝酸、85%的磷酸和去离子水以1: 70: 29体积比混合，腐蚀时间为30 秒。(2) 取出样品，用去离子水冲洗数次，氮气吹干。(3) 用溅射法或真空热蒸发法，沉积缓冲层Te(B)，厚度约5nm 150nm。(4) 沉积CuxTe (Bl)薄膜，采用的技术为真空热蒸发法或溅射法，厚度30nm 200nm。 随后，氮气保护退火 20分钟，温度150。C 250GC。(5) 最后沉积100nrn 3 nm金本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有Ｔｅ缓冲层的ＣｄＴｅ薄膜太阳电池，结构为：玻璃／ＴＣＯ／ＣｄＳ／ＣｄＴｅ／Ｔｅ／背接触层／金属电极，其特征是：对玻璃／ＴＣＯ／ＣｄＳ／ＣｄＴｅ进行ＮＰ腐蚀后，沉积缓冲层碲，随后顺序沉积背接触和金属电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫，冯良桓，张静全，黎兵，武莉莉，雷智，蔡亚平，狄霞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]