碲化镉薄膜太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池及其制备方法，属于薄膜太阳电池技术领域。该CdTe薄膜太阳电池的背接触结构中包括与CdTe薄膜太阳电池层相接触的CuxS背接触层（0.88≤x≤2）。该CdTe薄膜太阳电池接触电阻小，转换效率高，并且成本相对较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于薄膜太阳电池
，涉及碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池，尤其涉及背接触层为CuxS (O. 88 ^ 2)的碲化镉薄膜太阳电池。
技术介绍
在新能源
，太阳电池应用越来越广泛，并且工业界在不断地追求太阳电池的低成本制造，从而实现太阳电池大规模广泛应用。其中，薄膜太阳电池相对单晶硅或多晶硅太阳电池在低成本特性方面前景良好，因此，薄膜太阳电池被不断深入研究并开始商业化应用。薄膜太阳电池领域中，CdTe材料的禁带宽度(或者称为能隙)为I. 46eV,电子亲和 势为4. 3eV，光吸收吸收系数高达IO5CnT1,其非常适合用于薄膜太阳电池。因此，CdTe薄膜太阳电池由于其理论转换效率高等优点而备受关注。在CdTe薄膜太阳电池中，P型的CdTe层与η型的WS (硫化镉)层形成ρη异质结,其在光伏效应下可以在ρη异质结的两端形成光生电流。但是，CdTe材料的电子亲和势高达4. 3eV，功函数较高，与大多数用于形成电极的金属材料接触时，其能带向下弯曲，从而形成阻挡空穴向电极运输的空穴势垒，因此，难以与金属材料形成低电阻接触(接触电阻越高，太阳电池转换效率相对越低)。当前，降低CdTe层的背接触结构的接触电阻(即实现CdTe层与电极之间的良好欧姆接触)是制备高效率CdTe薄膜太阳电池的关键技术。为获得背接触结构的良好欧姆接触，目前主要有两种方法。第一种是，对CdTe层进行重掺杂，从而使其与金属接触时易于实现CdTe层与所述接触材料之间的隧道效应。对于单晶CdTe，可以获得1017-1018cm_3的掺杂浓度，其可以通过该种方法实现良好欧姆接触；但是，对于CdTe薄膜太阳电池所使用的P型多晶CdTe，其还存在较高的晶界势垒，载流子浓度会因晶界的耗尽区而大大减小，从而掺杂也难以实现载流子实际浓度的增加。因此，该种方法在实际太阳电池的制备中，难以实现良好接触的背接触结构。第二种是，在CdTe层与电极之间引入背接触层(或者称为缓冲层)，选择背接触层材料与CdTe的功函数相匹配来降低接触电阻。例如，中国专利申请号为CN200810046209. 6、题为“具有Te背接触层的CdTe薄膜太阳电池”中，选择Te作为背接触层；还例如，选择HgTe这种半金属材料作为背接触层；还例如，选择ZnTe/ZnTe:Cu作为背接触层。但是，目前包含背接触层的背接触结构中，都存在一定局限性，诸如，稳定性不高、易引起CdTe材料本身特性变化、难以大规模会生产制备等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，降低CdTe薄膜太阳电池的背接触结构的接触电阻。为实现以上目的或者其它目的，本专利技术提供以下技术方案。按照本专利技术的一方面，提供一种碲化镉薄膜太阳电池，所述碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构中包括与碲化镉层相接触的CuxS背接触层，其中，O. 88 ^ X ^ 2。按照本专利技术提供的碲化镉薄膜太阳电池的一实施例，其中，所述背接触结构还包括背电极层、以及设置于所述背电极层与所述CuxS背接触层之间的导电复合层。在之前所述碲化镉薄膜太阳电池中，较佳地，所述导电复合层为改良性石墨导电膏、氮化钥或者締化锌。按照本专利技术提供的碲化镉薄膜太阳电池的又一实施例，其中，所述背接触结构还包括背电极层、以及设置于所述背电极层与所述CuxS背接触层之间的半导体复合层。在之前所述碲化镉薄膜太阳电池中，较佳地，所述半导体复合层为本征碲化锌与掺杂铜的碲化锌的复合层，其中，本征碲化锌与所述CuxS背接触层直接接触。 在之前所述碲化镉薄膜太阳电池中，较佳地，所述CuxS背接触层为富铜相的硫化铜、Cu1.95S、Cu1J5S或者富硫相的硫化铜。在之前所述碲化镉薄膜太阳电池中，较佳地，所述CuxS背接触层的厚度范围为50纳米至200纳米。在之前所述碲化镉薄膜太阳电池中，较佳地，所述背电极层为Ni、Ti或者Mo，或者为Al/Cr复合金属层。在之前所述碲化镉薄膜太阳电池中，较佳地，所述背电极层的厚度范围为100纳米至300纳米。按照本专利技术的又一方面，提供一种制备以上所述碲化镉薄膜太阳电池的方法，其包括以下步骤 提供已制备形成的CdTe/CdS异质结结构； 在CdTe层上直接沉积CuxS背接触层；以及 沉积形成背电极层； 其中，O. 88 ^ X ^ 2ο按照本专利技术提供制备碲化镉薄膜太阳电池的方法的一实施例，在沉积CuxS背接触层步骤中，采用化学气相沉积、真空反应蒸发、溅射、脉冲激光沉积或者化学水浴沉积方法沉积所述CuxS背接触层。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，沉积CuxS背接触层之后，还包括对所述CuxS背接触层的退火处理步骤。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，采用化学水浴沉积方法沉积CuxS背接触层时，在所述退火步骤中，退火时间范围为30分钟至90分钟，退火温度范围为150°C至300°C，退火的气氛为氩气或氮气。按照本专利技术提供制备碲化镉薄膜太阳电池的方法的又一实施例，沉积CuxS背接触层步骤之后，还包括步骤 在所述CuxS背接触层上直接形成导电复合层。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，所述导电复合层为改良性石墨膏，所述改良性石墨膏通过涂覆混合有Te粉或Cu粉或Ag粉的碳素墨水的浆料并退火处理形成。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，所述退火处理同时用于对所述CuxS背接触层进行热处理以省去单独对所述CuxS背接触层进行热处理的过程。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，所述退火处理在退火炉中进行，退火温度范围为200-300°C，退火时间范围为30-60分钟，退火气氛为氩气或者氮气。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，所述导电复合层为氮化钥层，通过溅射沉积形成所述氮化钥层。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，所述导电复合层为碲化锌层，通过热蒸发、电子束蒸发或溅射沉积形成所述碲化锌层。 按照本专利技术提供制备碲化镉薄膜太阳电池的方法的还一实施例，沉积CuxS背接触层步骤之后，还包括步骤 在所述CuxS背接触层上直接形成半导体复合层。在之前述及的制备碲化镉薄膜太阳电池的方法中，较佳地，所述半导体复合层为本征碲化锌与掺杂铜的碲化锌的复合层，其通过电阻热蒸发、电子束蒸发或者磁控溅射沉积形成。本专利技术的技术效果是，通过在CdTe薄膜太阳电池的背接触结构中引入CuxS背接触层，实现CuxS背接触层与形成ρη异质结的CdTe层的能带结构匹配，降低空穴势垒，并可以通过CuxS对CdTe层进行铜掺杂，因此，接触电阻可以得到有效降低，该CdTe薄膜太阳电池的性能得到提升。同时，CuxS背接触层可以相对低成本、简单地制备，并且易于工业化大规模生产，因此，CdTe薄膜太阳电池的成本相对较低。附图说明从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图I是按照本专利技术第一实施例提供的CdTe薄膜太阳电池的截面结构示意图。图2是制备图I所示实施例的CdTe薄膜太阳电池的方法流程示意图。图3是按照本专利技术第二实施例提供的CdTe薄膜太阳电池的截面结构示意图。图4是制备图3所示实施例的CdTe薄膜太阳电池的方法流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构中包括与碲化镉层相接触的CuxS背接触层，其中，？0.88≤x≤2？。

【技术特征摘要】
1.一种碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构中包括与碲化镉层相接触的CuxS背接触层，其中，0.88 SxS 2。2.如权利要求I所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述背接触结构还包括背电极层、以及设置于所述背电极层与所述CuxS背接触层之间的导电复合层。3.如权利要求2所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述导电复合层为改良性石墨导电膏、氮化钥或者碲化锌。4.如权利要求I所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述背接触结构还包括背电极层、以及设置于所述背电极层与所述CuxS背接触层之间的半导体复合层。5.如权利要求4所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述半导体复合层为本征碲化锌与掺杂铜的碲化锌的复合层，其中，本征碲化锌与所述CuxS背接触层直接接触。6.如权利要求I所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述CuxS背接触层为富铜相的硫化铜、Cu1.95S、Cu1J5S或者富硫相的硫化铜。7.如权利要求I或6所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述CuxS背接触层的厚度范围为50纳米至200纳米。8.如权利要求2所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述背电极层为Ni、Ti或者Mo,或者为Al/Cr复合金属层。9.如权利要求2或8所述的碲化镉薄膜太阳电池，其特征在于，所述背电极层的厚度范围为100纳米至300纳米。10.一种制备如权利要求I所述碲化镉薄膜太阳电池的方法，其特征在于，包括以下步骤提供已制备形成的CdTe/CdS异质结结构；在CdTe层上直接沉积CuxS背接触层；以及沉积形成背电极层；其中，O. 88 ^ X ^ 2ο11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在沉积CuxS背接触层步骤中，采用化学气相沉积、真空反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜琼谊，牛学鹏，杨培，
申请(专利权)人：无锡尚德太阳能电力有限公司，四川尚德太阳能电力有限公司，
类型：发明
国别省市：