[发明专利]碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构、太阳电池、电池组件及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料与器件领域，尤其涉及碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构、太阳电池、电池组件及制备方法。

背景技术

碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池是以CdTe为吸收层的一种化合物半导体薄膜太阳电池，因其高效、低成本的特点，受到很多研究构和公司的关注，目前该电池的最高转化效率为17.3%，大面积组件（1.2×0.6m²）的转化效率达13.4%。

CdTe薄膜太阳电池的结构为：玻璃/透明导电膜/窗口层/吸收层/背接触层/背电极层。其中吸收层CdTe为p型，且其电子亲和势～4.3eV，禁带宽度～1.5eV，很难找到功函数比CdTe高的金属材料与其形成欧姆接触。如果CdTe和金属电极直接接触，接触势垒很高，将使得电池的串联电阻很大。这一问题的解决方法通常是在CdTe和背电极之间引入半导体背接触层，来减小接触势垒对空穴传输的阻碍，从而减小串联电阻。目前常用的背接触层材料有碲化锌（ZnTe）、碲化汞（HgTe），碲化锑（Sb₂Te₃）等，这些材料多为化合物半导体材料，价格较为昂贵，使得碲化镉薄膜太阳电池的成本较高。

为了进一步降低碲化镉薄膜太阳电池的成本，美国first solar公司在2008年申请了三个专利（申请号为：US20080110498，US2008128020，US20080128022）中提出了一种新型的背接触结构：氮化钼/铝/铬结构（氮化钼/Al/Cr）。该背接触均可使用单质为原材料制备，很大程度上降低了CdTe太阳电池的生产成本，该结构有一定的弱点：氮化钼具有一定的金属特性，在作为背接触材料使用时任然存在金属—半导体接触的问题。MoOx是一种功函数比较高的氧化物半导体材料，是一种较为优良的背接触材料，目前使用该种背接触已经取得了不错的效果，但是氧化物半导体其电阻率较高，这对于电池来说还是不够理想。

发明内容

本发明的目的就是为了消除上述缺陷，提供了碲化镉薄膜太阳电池的一种背接触结构及制备方法，该技术方案背接触结构为氮化钼和氧化钼的混合物层，或包括Cu层、 氮化钼和氧化钼的混合物层。得到较低的串联电阻，降低成本的同时获得更高的性能的CdTe薄膜太阳电池。本发明同时提供了包括该背接触结构的碲化镉薄膜太阳电池及太阳电池组件。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构，所述背接触结构位于碲化镉吸收层和背电极层之间，所述背接触结构为氮化钼和氧化钼的混合物层，结构为(1-A)氮化钼-A氧化钼， 0<A<1。

在沉积氮化钼和氧化钼的混合物层后进行退火处理，退火温度为100度-300度，退火时间为10-90分钟。

制备所述碲化镉薄膜太阳电池的背接触结构的方法，在所述碲化镉吸收层表面沉积Cu层，在Cu层表面沉积氮化钼和氧化钼的混合物层。

在沉积氮化钼和氧化钼的混合物层后，还要进行退火处理，退火温度为 150度-250度，退火时间为10-90分钟。

所述Cu层的制备方法为电子束热蒸发、磁控溅射或Cu盐扩散法。此方法为现有技术，在此不展开说明。此外本发明没有详细说明的方法均为现有技术的方法。

所述沉积氮化钼和氧化钼的混合物层的方法与上述相同，或以用反应溅射的方法进行沉积，也可以用电子束热蒸发的方法沉积。

本发明的有益效果是：本发明在CdTe后采用反应溅射法制备出Mo(NxOy)的背接触层。由于碲化镉功函数较高，很难直接和背金属形成欧姆接触，因此必须增加背接触层来解决这个问题。MoNx和MoOy都属于具有高功函数的半导体材料，且兼有一定的金属性，是一种较好的背接触材料。MoOy的功函数较高，MoNx的导电性较好，采用两者复合，可以背接触材料兼具这两种材料的优点。

使用反应溅射的方法，调控溅射气体中的氧气和氮气的含量，可以非常有效的调控MoNx和MoOy的比例，来获得我们所需的成分比例，且避免了使用陶瓷靶材，更加经济。并且本发明的背接触层都使用单质为原料进行制备，可以降低CdTe薄膜太阳电池的制造成本。

附图说明

图1为实施例1背接触结构为 0.5Mo₂N-0.5MoO₂ 的电池的J-V测试图，

   图2为实施例1做为对比背接触结构为Mo₂N的电池的J-V测试图，