[发明专利]碲化镉薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜太阳电池技术领域，涉及碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池，尤其涉及背接触层为Cu_xS（0.88≤x≤2）的碲化镉薄膜太阳电池。

背景技术

    在新能源技术领域，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1.46eV，电子亲和势为4.3eV，光吸收吸收系数高达10⁵cm^-1，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n型的CdS（硫化镉）层形成pn异质结，其在光伏效应下可以在pn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。

发明内容

本发明的目的在于，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，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，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Cu_xS背接触层，其中，0.88≤x≤2 。

按照本发明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Cu_xS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、氮化钼或者碲化锌。

按照本发明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Cu_xS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Cu_xS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Cu_xS背接触层为富铜相的硫化铜、Cu_1.95S、Cu_1.75S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Cu_xS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。