[发明专利]一种CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能是一种清洁、无污染、取之不尽用之不竭的天然能源，受到人们的高度重视。太阳能电池可以直接将太阳能转换为电能，由于薄膜太阳能电池成本低、节约材料，研究者高度重视薄膜太阳能电池的开发与应用。

CdTe是一种化合物半导体，在太阳电池中一般作吸收层。由于它的直接带隙为1.45eV左右，与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的PV材料，具有很高的理论效率(28％)，性能很稳定，一直被光伏业界看重。

近年来，太阳能电池的研究方向是高转换效率、低成本和高稳定性。因此，以CdTe薄膜太阳能电池为代表的薄膜太阳电池倍受关注。美国国家可再生能源实验室公布了SolarCells公司的面积为6879cm²的CdTe薄膜太阳能电池的测试结果，其转换效率达到7.7％。BpSolar的CdTe薄膜太阳能电池面积为4540cm²，转换效率为8.4％。然而，由于不耐高温且抗辐照性能差，不适用于空间应用，限制了太阳能电池的发展。

发明内容

本发明的目的是，提供一种CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法。主要解决现有技术中太阳能电池不耐高温且抗辐照性能差的技术问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种CdTe薄膜太阳能电池，由以下4个部分组合而成：1)金刚石薄膜窗口层；2)在所述金刚石薄膜窗口层上表面的栅电极；3)在所述金刚石薄膜窗口层下表面沉积CdTe薄膜的吸收层；4)在所述CdTe薄膜吸收层上的背电极。

优选地，所述金刚石薄膜窗口层的厚度为3～5μm。

优选地，所述金刚石薄膜窗口层上表面的栅电极为Cr/Au复合电极。

所述CdTe薄膜吸收层上的背电极为Ag电极或者In电极。

本发明还提供了一种CdTe薄膜太阳能电池的制备方法，采用如下的制备步骤：

a、在所述金刚石薄膜表面制备CdTe薄膜吸收层；

b、对所述CdTe薄膜吸收层进行CdCl₂退火处理；

c、在所述CdTe薄膜吸收层上制备背电极；

d、在所述金刚石薄膜表面溅射栅电极；

e、获得柔性衬底CdTe薄膜太阳能电池。

较佳的，所述步骤a中所述的CdTe薄膜吸收层采用电解淀积工艺，将含有Cd²⁺及HTeO²⁺的电解液进行化学还原反应，从而得到Cd和Te并淀积在金刚石薄膜上形成CdTe薄膜，形成金刚石/CdTe电池pn结，CdTe薄膜厚度3-5μm。

在金刚石薄膜表面沉积CdTe薄膜吸收层之前，先将所述金刚石薄膜用超声波丙酮清洗15-20min，再用去离子水超声清洗15-20min，最后用氮气吹干。

较佳的，所述步骤b中所述的对CdTe薄膜吸收层进行CdCl₂退火处理，使用溅射工艺，溅射靶材为99.99％高纯CdCl₂，反应室气压300～400Pa，溅射功率为300～500W，溅射时间为30min。溅射完成后继续通Ar气作保护气，保持衬底温度为300～350℃退火40min。

较佳的，所述步骤c中使用真空蒸镀法在CdTe薄膜上蒸镀金属In作为背电极，In纯度为99.99％。蒸发沉积时，真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发时间1-2s。

较佳的，所述步骤d中所述栅电极采用磁控溅射方法制备，靶材分别为Cr和Au，Cr和Au的纯度分别为99.99％以上。溅射沉积时，溅射室压强小于5×10-3Pa，溅射电压400V，溅射时间5-10min。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的CdTe薄膜太阳能电池，具有成本低、耐高温、抗腐蚀的优点。

2、本发明所述的CdTe薄膜太阳能电池的制备方法，有效降低了工艺的复杂度和制造成本，具有成膜质量好、工艺简单、价格低廉的优点，是一种制备高质量CdTe薄膜太阳电池的有效方法。

附图说明

图1是本发明中CdTe薄膜太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明。