一種碲化鎘太陽能電池制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碲化鎘太陽能電池制備方法，包括以下步驟：（A）提供基板；（B）在所述基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜；（C）在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面沉積兩層或多層的硫化鎘薄膜，不同層的硫化鎘薄膜沉積時(shí)采用不同工藝參數(shù)；（D）在所述硫化鎘薄膜上沉積碲化鎘薄膜；（E）對(duì)所述碲化鎘薄膜進(jìn)行表面處理；（F）在所述處理后的碲化鎘薄膜上沉積緩沖層；（G）在所述緩沖層表面沉積金屬背電極；（H）對(duì)沉積金屬背電極后的電池進(jìn)行退火層壓。本發(fā)明的方法是通過將CdS窗口層分雙層或者多層進(jìn)行沉積，能夠在降低CdS窗口層的總厚度，密度不同還改變膜層了表面形貌，可以有效降低膜層表面的針孔，從而提高碲化鎘薄膜太陽能電池的性能。
【專利說明】
一種碲化鎘太陽能電池制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光伏太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種碲化鎘太陽能電池制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益短缺，人們對(duì)太陽能的開發(fā)和利用日趨重視。市場(chǎng)上對(duì)面積更大、效率更高，且生產(chǎn)成本更低的新型太陽能電池的需求日益增加。在光伏電池領(lǐng)域，碲化鎘(CdTe)薄膜太陽電池因其本身固有的材料性能和他的發(fā)展進(jìn)程、便于大面積連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。碲化鎘(CdTe)是典型的多晶結(jié)構(gòu)的材料，它具有理想的1.45-1.5eV的帶隙，且是一種直接帶隙的半導(dǎo)體材料，吸收系數(shù)在5 x105cm—1，因此只需要幾微米的厚度的材料就可以制備高效率的太陽能電池，是一種高效、穩(wěn)定、相對(duì)成本低的薄膜太陽能電池。而且碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，是近年來國(guó)內(nèi)外太陽能電池研究的熱點(diǎn)之一，尤其是在薄膜太陽能電池領(lǐng)域。
[0003]碲化鎘(CdTe )薄膜太陽能電池主要由η型的硫化鎘(CdS )和ρ型碲化鎘(CdTe )組成，目前沉積CdS、CdTe的方法主要有電化學(xué)沉積法、射頻濺射法、真空蒸發(fā)法、噴涂熱分解法、近空間升華法、氣相運(yùn)輸沉積法等。氣相運(yùn)輸沉積法制備的碲化鎘薄膜太陽能電池膜層質(zhì)量好、沉積速率高、晶粒尺寸大、原材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，很容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]硫化鎘(CdS)作為碲化鎘薄膜太陽能電池的窗口層，為了減少光電轉(zhuǎn)換效率QE和短路電流Isc的密度的損失，CdS必須足夠薄，但是最主要的問題是當(dāng)CdS的厚度低于50?I OOnm的時(shí)候，由于TCO (導(dǎo)電氧化物薄膜)表面的不均勾沉積，會(huì)形成大量的p in ho I e s (針孔)和薄膜的不連續(xù)性，造成太陽能電池性能降低。為了提高碲化鎘薄膜太陽能電池的性能，在降低CdS厚度的同時(shí)，必須減少pin holes的形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的是提供一種碲化鎘太陽能電池制備方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種碲化鎘太陽能電池制備方法，包括以下步驟:(A)提供基板；(B)在所述基板上沉積用作薄膜電池前電極的透明導(dǎo)電氧化物薄膜；(C)在所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面沉積兩層或多層的硫化鎘薄膜，不同層的硫化鎘薄膜沉積時(shí)采用不同工藝參數(shù)；(D)在所述硫化鎘薄膜上沉積碲化鎘薄膜；(E)對(duì)所述碲化鎘薄膜進(jìn)行表面處理；(F)在所述處理后的碲化鎘薄膜上沉積緩沖層；(G)在所述緩沖層表面沉積金屬背電極；(H)對(duì)沉積金屬背電極后的電池進(jìn)行退火層壓。
[0007]其中，所述步驟(C)中硫化鎘薄膜采用氣相運(yùn)輸法沉積。
[0008]所述透明導(dǎo)電氧化物為IT0、FT0或ΒΖ0。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟(C)中工藝參數(shù)包括溫度梯度、壓力梯度、帶隙梯度。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟(C)與(D)沉積的條件為壓力lO-lOOOpa，溫度100°c-650°c。
[0011]進(jìn)一步，所述硫化鎘薄膜的單層厚度為50-200nm并且兩層或多層的總厚度不超過200nmo
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明的方法是通過將CdS窗口層分雙層或者多層進(jìn)行沉積，由于不同CdS窗口層的溫度、壓力、帶隙等工藝參數(shù)不同，形成密度不同的CdS窗口層，相鄰CdS窗口層之間互相嵌合就能夠在降低CdS窗口層的總厚度，密度不同還改變膜層了表面形貌，高密度的CdS窗口層可以有效降低膜層表面的pin holes，從而提高窗口層的質(zhì)量，從而提高碲化鎘薄膜太陽能電池的性能。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0014]圖1為現(xiàn)有單層硫化鎘窗口層的碲化鎘太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明雙層硫化鎘窗口層的碲化鎘太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明多層硫化鎘窗口層的碲化鎘太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的一種碲化鎘太陽能電池制備方法，包括以下必須步驟:
(A)提供基板；
(B)在所述基板上沉積用作薄膜電池前電極的透明導(dǎo)電氧化物薄膜;其中，透明導(dǎo)電氧化物為IT0、FT0或ΒΖ0。
[0018](C)在所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面沉積兩層或多層的硫化鎘薄膜CdS，不同層的硫化鎘薄膜沉積時(shí)采用不同工藝參數(shù);該工藝參數(shù)包括溫度梯度、壓力梯度、帶隙梯度。
[0019](D)在所述硫化鎘薄膜上沉積碲化鎘薄膜CdTe;
(E)對(duì)所述碲化鎘薄膜進(jìn)行表面處理；
(F)在所述處理后的碲化鎘薄膜上沉積緩沖層；
(G)在所述緩沖層表面沉積金屬背電極；
(H)對(duì)沉積金屬背電極后的電池進(jìn)行退火層壓。
[0020]其中，所述步驟(C)中硫化鎘薄膜采用氣相運(yùn)輸法沉積。氣相運(yùn)輸沉積方法主要過程是將蒸發(fā)源物質(zhì)放進(jìn)真空腔室內(nèi)，真空腔體工藝壓力為1pa-1OOOpa;在100-600°C的加熱條件下對(duì)蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，蒸發(fā)源升華變成蒸汽，在高溫下(100°C-600°C通過載氣(He、Ar、N2等)將蒸發(fā)的物質(zhì)運(yùn)輸?shù)揭欢囟?100°C-600°C)的基板表面沉積下來的過程。
[0021]為了更具體的對(duì)比本發(fā)明改進(jìn)的前后狀況，先介紹單層硫化鎘窗口層的碲化鎘太陽能電池結(jié)構(gòu)。如圖1所示:首先在玻璃基板I上采用CVD法沉積800nm的Sn02:F薄膜2(FT0)，作為電池的透明前電極。在Sn02:F薄膜2上采用氣相運(yùn)輸法沉積50-200nm的η型CdS窗口層3，沉積的條件為壓力10-1000pa，溫度100°C-650°C;然后沉積l-5um的ρ型CdTe薄膜4;在對(duì)ρ型的CdTe表面進(jìn)行處理然后沉積緩沖層5，在緩沖層上面沉積一層金屬背電極6，對(duì)電池進(jìn)行退火層壓。
[0022]再介紹本發(fā)明雙層硫化鎘窗口層的碲化鎘太陽能電池結(jié)構(gòu)，如圖2所示:首先在玻璃基板I上采用CVD法沉積800nm的Sn02: F薄膜2，作為電池的透明前電極。在Sn02: F薄膜2上采用氣相運(yùn)輸法沉積50-200nm的η型CdS窗口層31，沉積的條件為壓力10-1000pa，溫度100°C_650°C;沉積50-200nm的η型CdS窗口層32，沉積的條件為壓力10-1000pa，溫度100°C-650°C，其中31、32層的總厚度不超過200nm，壓力溫度從第31層到32變化可以是遞增、遞減、或者是其他情況;然后沉積l-5um的ρ型CdTe薄膜4;在對(duì)ρ型的CdTe表面進(jìn)行處理然后沉積緩沖層5，在緩沖層上面沉積一層金屬背電極6，對(duì)電池進(jìn)行退火層壓。
[0023]本發(fā)明還包括另一實(shí)施例:多層硫化鎘窗口層的碲化鎘太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示:首先在玻璃基板I上采用CVD法沉積800nm的Sn02: F薄膜2，作為電池的透明前電極。在Sn02: F薄膜2上采用氣相運(yùn)輸法沉積50-200nm的η型CdS窗口層31，32，…3η層，沉積的條件為壓力10-1000pa，沉積的溫度范圍為100°C_650°C，壓力溫度從第31層到3η變化可以是遞增、遞減、或者是其他情況;然后沉積I _5um的ρ型CMTe薄膜4 ；在對(duì)ρ型的CMTe表面進(jìn)行處理然后沉積緩沖層5，在緩沖層上面沉積一層金屬背電極6，對(duì)電池進(jìn)行退火層壓。
[0024]如上所述，本發(fā)明通過將CdS窗口層分雙層或者多層進(jìn)行沉積，由于不同CdS窗口層的溫度、壓力、帶隙等工藝參數(shù)不同，形成密度不同的CdS窗口層，密度小的CdS窗口層具有良好的光電轉(zhuǎn)換效率，密度小的CdS窗口層滿足表面針孔少甚至零針孔要求。密度不同且相鄰CdS窗口層之間互相嵌合就能夠在降低CdS窗口層的總厚度，密度不同還改變膜層了表面形貌，高密度的CMS窗口層可以有效降低膜層表面的P in holes，從而提高窗口層的質(zhì)量，從而提尚蹄化錦薄I旲太陽能電池的性能。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，只要以基本相同手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碲化鎘太陽能電池制備方法，其特征在于，包括以下步驟:(A)提供基板；(B)在所述基板上沉積用作薄膜電池前電極的透明導(dǎo)電氧化物薄膜；(C)在所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面沉積兩層或多層的硫化鎘薄膜，不同層的硫化鎘薄膜沉積時(shí)采用不同工藝參數(shù)；(D)在所述硫化鎘薄膜上沉積碲化鎘薄膜；(E)對(duì)所述碲化鎘薄膜進(jìn)行表面處理；在所述處理后的碲化鎘薄膜上沉積緩沖層；(G)在所述緩沖層表面沉積金屬背電極；(H)對(duì)沉積金屬背電極后的電池進(jìn)行退火層壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鎘太陽能電池制備方法，其特征在于:所述步驟(C)中硫化鎘薄膜采用氣相運(yùn)輸法沉積。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鎘太陽能電池制備方法，其特征在于:所述透明導(dǎo)電氧化物為ITO、FTO或BZO。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鎘太陽能電池制備方法，其特征在于:所述步驟(C)中工藝參數(shù)包括溫度梯度、壓力梯度、帶隙梯度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鎘太陽能電池制備方法，其特征在于:所述步驟(C)與(D)沉積的條件為壓力10-1 OOOpa，溫度10 °C -650 °C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鎘太陽能電池制備方法，其特征在于:所述硫化鎘薄膜的單層厚度為50-200nm并且兩層或多層的總厚度不超過200nmo
【文檔編號(hào)】H01L31/073GK106098858SQ201610680785
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月17日 公開號(hào)201610680785.0, CN 106098858 A, CN 106098858A, CN 201610680785, CN-A-106098858, CN106098858 A, CN106098858A, CN201610680785, CN201610680785.0
【發(fā)明人】藍(lán)仕虎, 何光俊, 陳金良, 齊鵬飛
【申請(qǐng)人】中山瑞科新能源有限公司