專利名稱：一種CdTe薄膜太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種CdTe薄膜太陽能電池。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，環(huán)境問題逐年加劇之際，新能源已逐漸成為各國能源戰(zhàn)略的主流，其中，光伏產(chǎn)業(yè)在新能源中占據(jù)著重要地位。太陽能電池以半導(dǎo)體材料為媒介實(shí)現(xiàn)光和電的直接轉(zhuǎn)換，當(dāng)陽光照射到太陽能電池時(shí)，在沒有機(jī)械傳動和污染性副產(chǎn)物的情況下，將太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能。
世界光伏行業(yè)正以年均40 %的增速快速崛起，但是太陽能電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的核心問題在于，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。其中基于CdS (硫化鎘)和CdTe (碲化鎘)的異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池(以下簡稱CdTe薄膜太陽能電池)，由于其在已商業(yè)化和正在商業(yè)化的光伏組件中的制造成本較低且能量回收時(shí)間短，而獲得了人們廣泛的接受和關(guān)注。
CdTe薄膜太陽能電池是以η型半導(dǎo)體CdS和ρ型半導(dǎo)體CdTe形成P-N結(jié)來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。CdTe是I1-VI族化合物半導(dǎo)體，禁帶寬度1.45eV,與太陽光譜實(shí)現(xiàn)最理想的匹配，具有很高的理論光電轉(zhuǎn)換效率(28% )。另外，CdTe為直接帶隙材料，因而具有高的吸收系數(shù)，是單晶硅電池吸收層的1/100，理論上Im厚的CdTe吸收層可吸收99%的可見光。制備CdTe多晶薄膜的多種工藝和技術(shù)已經(jīng)成熟，易沉積成大面積的薄膜，沉積速率較高。上述優(yōu)點(diǎn)使得CdTe薄膜太陽能電池成為光伏技術(shù)上發(fā)展較快的一種電池。
現(xiàn)有技術(shù)中，CdTe薄膜太陽能電池的CdS (硫化鎘)層為窗口層，CdTe (碲化鎘)層為吸收層。陽光透過CdS窗口層，被CdTe吸收層吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能。其中，CdS窗口層的表面附著有透明導(dǎo)電膜，該透明導(dǎo)電膜用于連接CdS窗口層和太陽能電池的玻璃基板，同時(shí)，透明導(dǎo)電膜具有電流導(dǎo)體的作用。
為了提高CdTe薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率，本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)想將上述透明導(dǎo)電膜作為具有絨面結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膜，由于具有絨面結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜具有較大的表面粗糙度，入射光照射到透明導(dǎo)電膜的粗糙表面，必然發(fā)生的折射和散射，進(jìn)而將照射到薄膜中的陽光分散到各個角度，有效延長了入射光在電池中的光程。因此，CdTe吸收層可捕獲并吸收更多的太陽光能，從而產(chǎn)生更多的電子空穴對，使太陽能電池具有更高的電流密度。所以絨面結(jié)構(gòu)也稱陷光結(jié)構(gòu)，是一種有效提高電池性能的技術(shù)路線。
然而，由于CdS窗口層較薄，通常為50 150nm之間，若CdS窗口層存在針孔缺陷，將會導(dǎo)致CdTe吸收層與透明導(dǎo)電膜形成弱的pn結(jié)。因此，若采用具有絨面結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜，當(dāng)CdS窗口層存在針孔缺陷時(shí)，不僅不能提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率，反而降低了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
因此，如何提高CdTe薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所要解決的重要技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種CdTe薄膜太陽能電池，其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明提供的一種CdTe薄膜太陽能電池，包括CdTe吸收層、CdS窗口層及透明導(dǎo)電膜，所述CdS窗口層與所述透明導(dǎo)電膜之間復(fù)合有高電阻緩沖層，且所述透明導(dǎo)電膜與所述高電阻緩沖層相復(fù)合的一面具有絨面結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電膜由Sn02、Zn0、ln203、CdO、Cd2Sn04、Cd2In04、FTO、AZO、GZ0、BZO、ITO或IGO加工而成。
優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電膜的制備采用濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法、熱噴涂分解法或溶膠凝膠法。
優(yōu)選地，所述高電阻緩沖層由Ti02、Sn02、Zn0、Ga203，Zn2Sn04或ZTO加工而成。
優(yōu)選地，所述高電阻緩沖層的制備采用濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法、熱噴涂分解法或溶膠凝膠法。
優(yōu)選地，還包括復(fù)合于所述CdTe吸收層的內(nèi)側(cè)的金屬背電極層。
優(yōu)選地，所述金屬背電極層通過蒸鍍法或?yàn)R射法復(fù)合于所述CdTe吸收層。
本發(fā)明提供的一種CdTe薄膜太陽能電池，包括CdTe吸收層、CdS窗口層及透明導(dǎo)電膜，所述CdS窗口層與所述透明導(dǎo)電膜之間復(fù)合有高電阻緩沖層，且所述透明導(dǎo)電膜與所述高電阻緩沖層相復(fù)合的一面具有絨面結(jié)構(gòu)。如此設(shè)置，透明導(dǎo)電膜具有絨面結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，透明導(dǎo)電膜的絨面結(jié)構(gòu)系指透明導(dǎo)電膜與高電阻緩沖層相接觸的一面為具有體積較小且形狀不同的凸起或凹槽的粗糙面，入射光照射于透明導(dǎo)電膜上，發(fā)生漫反射，被反射出太陽能電池的入射光相應(yīng)減少，相應(yīng)地，CdTe吸收層捕獲吸收的光能增加，從而產(chǎn)生更多的電子空穴對，使太陽能電池具有更高的電流密度。若CdS窗口層存在針孔的缺陷，由于高電阻緩沖層具有較高的電阻，其可有效阻止CdTe吸收層與透明導(dǎo)電膜形成pn結(jié)，因此，即使CdS窗口層存在針孔缺陷，也不會對CdTe薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率帶來不利影響。因此，本發(fā)明提供的CdTe薄膜太陽能電池，其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中CdTe薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種CdTe薄膜太陽能電池，其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
請參考圖1，圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中CdTe薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
本具體實(shí)施方式
所提供的一種CdTe薄膜太陽能電池，包括CdTe吸收層ll、CdS窗口層12及透明導(dǎo)電膜13。
需要說明的是，本具體實(shí)施方式
所提供的CdTe薄膜太陽能電池，其CdS窗口層與透明導(dǎo)電膜之間復(fù)合有高電阻緩沖層14，且透明導(dǎo)電膜13與高電阻緩沖層14相復(fù)合的一面具有絨面結(jié)構(gòu)(圖中未示出)。
應(yīng)當(dāng)理解，透明導(dǎo)電膜13的絨面結(jié)構(gòu)系指透明導(dǎo)電膜13與高電阻緩沖層14相接觸的一面為具有體積較小且形狀各異的凸起或凹槽的粗糙面。
如此設(shè)置，透明導(dǎo)電膜13具有絨面結(jié)構(gòu)。入射光照射于透明導(dǎo)電膜13上，發(fā)生漫反射，被反射出太陽能電池的入射光相應(yīng)減少，相應(yīng)地，CdTe吸收層11捕獲吸收的光能增加，從而產(chǎn)生更多的電子空穴對，使太陽能電池具有更高的電流密度。
若CdS窗口層12存在針孔的缺陷，由于高電阻緩沖層14具有較高的電阻，其可有效阻止CdTe吸收層11與透明導(dǎo)電膜13形成pn結(jié)，因此，即使CdS窗口層12存在針孔缺陷，也不會對CdTe薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率帶來不利影響。因此，本發(fā)明提供的CdTe薄膜太陽能電池，其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
本具體實(shí)施方式
所提供的CdTe薄膜太陽能電池，其透明導(dǎo)電膜13可由Sn02、Zn0、In2O3> CdO、Cd2SnO4' Cd2InO4' FTO、AZO、GZO、BZO、ITO 或 IGO 加工而成。
本領(lǐng)域人員可以理解的是，F(xiàn)TO系指SnO2和F的混合物，AZO系ZnO和Al的混合物，GZO系ZnO和Ga的混合物，BZO系ZnO和B的混合物，ITO系In2O3和Sn的混合物，IGO系In2O3和Ga的混合物。當(dāng)然，本具體實(shí)施方式
所提供的透明導(dǎo)電膜13還可為其它材料加工而成，只需其具有較好的導(dǎo)電率、透光率即可。
另外，本具體實(shí)施方式
所提供的透明導(dǎo)電膜13的制備可采用濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法、熱噴涂分解法或溶膠凝膠法。
另外，透明導(dǎo)電膜13的絨面結(jié)構(gòu)可通過如下兩種方法制得。第一種，可通過晶粒生長法，絨面結(jié)構(gòu)可在薄膜生長過程中由晶粒長大聚集形成。第二種，蝕刻法，該種方法是在透明導(dǎo)電膜13上涂覆化學(xué)藥品，通過化學(xué)藥品的腐蝕，使得透明導(dǎo)電膜13具有粗糙的表面形貌，即具有絨面結(jié)構(gòu)。
另外，本具體實(shí)施方式
所提供的高電阻緩沖層14可由Ti02、Sn02、ZnO, Ga203，Zn2Sn04或ZTO加工而成。其具體制備方法可采用濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法、熱噴涂分解法或溶膠凝膠法。
需要說明的是，本具體實(shí)施方式
所提供的CdTe薄膜太陽能電池，還包括復(fù)合于CdTe吸收層11的內(nèi)側(cè)的金屬背電極層15。應(yīng)當(dāng)理解，本具體實(shí)施方式
上述復(fù)合于CdTe吸收層11的內(nèi)側(cè)，系指沿入射光的入射方向，金屬背電極層15位于CdTe吸收層11的內(nèi)側(cè)。
金屬背電極層15具有導(dǎo)出CdTe吸收層11產(chǎn)生的電流的作用，該金屬背電極層15可通過蒸鍍法或?yàn)R射法復(fù)合于CdTe吸收層11。
應(yīng)當(dāng)理解，金屬背電極層15與CdTe吸收層11之間需具有較小的接觸電阻，以降低電流導(dǎo)出能耗。本具體實(shí)施方式
可利用氧化性溶液對CdTe吸收層11的表面進(jìn)行一定的蝕刻工藝，使接觸表面形成一層富Te層。常規(guī)的蝕刻工藝有溴甲醇腐蝕、硝酸磷酸腐蝕等。一定富Te層的產(chǎn)生，有利于降低CdTe吸收層11與金屬背電極層15的接觸電阻。
另外，需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中由于CdTe吸收層11在制備過程中，晶格不完整可能導(dǎo)致薄膜針孔缺陷的出現(xiàn)，進(jìn)而在后續(xù)化學(xué)工藝處理中很容易在針孔處形成電子流通通道，使金屬背電極層15與透明導(dǎo)電膜13之間的產(chǎn)生短路，造成漏電流的問題，從而降低薄膜電池效率。
由于本具體實(shí)施方式
中高電阻緩沖層14具有高電阻隔離作用，即使在吸收層有針孔的情況下，也金屬背電極層15與透明導(dǎo)電膜13的直接接觸，有效降低了漏電流產(chǎn)生的可能。
以上對本發(fā)明所提供的一種CdTe薄膜太陽能電池進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種CdTe薄膜太陽能電池，包括CdTe吸收層、CdS窗口層及透明導(dǎo)電膜，其特征在于，所述CdS窗口層與所述透明導(dǎo)電膜之間復(fù)合有高電阻緩沖層，且所述透明導(dǎo)電膜與所述高電阻緩沖層相復(fù)合的一面具有絨面結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述透明導(dǎo)電膜由SnO2, Zn。、In2O3> CdO, Cd2SnO4' Cd2InO4' FTO、AZO、GZO、BZO、ITO 或 IGO 加工而成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述透明導(dǎo)電膜的制備采用濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法、熱噴涂分解法或溶膠凝膠法。
4.如權(quán)利要求1所述的一種CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述高電阻緩沖層由Ti02、Sn02、ZnO, Ga203, Zn2Sn04 或 ZTO 加工而成。
5.如權(quán)利要求4所述的一種CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述高電阻緩沖層的制備采用濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法、熱噴涂分解法或溶膠凝膠法。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的一種CMTe薄膜太陽能電池,其特征在于,還包括復(fù)合于所述CdTe吸收層的內(nèi)側(cè)的金屬背電極層。
7.如權(quán)利要求6所述的一種CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述金屬背電極層通過蒸鍍法或?yàn)R射法復(fù)合于所述CdTe吸收層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CdTe薄膜太陽能電池，包括CdTe吸收層、CdS窗口層及透明導(dǎo)電膜，所述CdS窗口層與所述透明導(dǎo)電膜之間復(fù)合有高電阻緩沖層，且所述透明導(dǎo)電膜與所述高電阻緩沖層相復(fù)合的一面具有絨面結(jié)構(gòu)。如此設(shè)置，本發(fā)明提供了的CdTe薄膜太陽能電池，其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/0224GK103165695SQ201110409098
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者張曉嵐, 籍龍占, 吳歷清, 湯順偉, 吳選之 申請人:龍焱能源科技(杭州)有限公司