[发明专利]一种碲化镉薄膜太阳能电池及其优化后处理方法有效

专利信息
申请号: 201910125232.2 申请日: 2019-02-20
公开(公告)号: CN109817751B 公开(公告)日: 2021-07-06
发明(设计)人: 彭寿;马立云;潘锦功;傅干华;邬小凤 申请(专利权)人: 成都中建材光电材料有限公司
主分类号: H01L31/072 分类号: H01L31/072;H01L31/0336;H01L31/18
代理公司: 成都市集智汇华知识产权代理事务所(普通合伙) 51237 代理人: 李华;温黎娟
地址: 610000 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 碲化镉 薄膜 太阳能电池 及其 优化 处理 方法
【说明书】:

发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池及其优化后处理方法,包括依次设置的FTO玻璃层、CdS层、CdTe层、活化层、铜金属层、钼层;所述活化层包括MgCl2和Ga2(SO4)3。本发明的碲化镉薄膜太阳能电池的毒性小,环境配置要求低,维护成本较小,太阳能电池效率大大提高,电池的性能优异。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域,具体为一种碲化镉薄膜太阳能电池及其优化后处理方法。

背景技术

碲化镉吸收系数是硅材料的100倍,属于直接间隙材料,对全光谱吸收非常好,弱光效应好,在清晨、傍晚等弱光条件吸光明显优于间接带隙材料的晶硅电池,无本征光致衰减效应,工作寿命较长,估计20-30年具有80%输出功率保证。因此,其主要应用于高效的薄膜太阳能电池。如果将其设计为条形串联电池,有利于减少热斑效应,可提高其发电能力、保证产品寿命。碲化镉薄膜太阳能电池是在玻璃或是其它柔性衬底上依次沉积多层薄膜而构成的光伏器件,可制备成色彩均匀、美观,可大量应用于在建筑上。碲化镉目前实验室的最高转换效率已达22%,碲化镉基太阳能电池相图简单,制备容易,使其有利于商业化大规模生产,是理想的建筑光伏电池。

CdTe/CdS异质结太阳能电池结构稳定,制备工艺简单,用料少,易实现大规模生产,是碲化镉太阳能电池近年来关注的焦点。目前的碲化镉薄膜太阳能电池的制备工艺是在衬底上沉积CdS/CdTe薄膜后,将CdCl2溶液采用自动化滚轴涂覆系统在CdTe表面均匀涂覆一层CdCl2,干燥后进入退火炉中。这种工艺的缺点是毒性大,涂覆CdCl2的设备需建立一个单独的封闭室,环境配置要求高,维护成本较大。一方面,研究发现CdCl2处理后的CdTe/CdS异质结太阳能电池效率大大提高,但是CdCl2具有高毒性及致癌性,不利于长期发展;另一方面,在碲化镉薄膜层存在Te析出物,这些析出物的存在相当于光生载流子的陷阱中心,从而降低电池的性能。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种能有效提升电池的光电性能,提升转换效率,无毒耐用的碲化镉薄膜太阳能电池及其优化后处理方法。

本发明首先提供一种碲化镉薄膜太阳能电池,包括依次设置的FTO玻璃层、CdS层、CdTe层、活化层、铜金属层、钼层;所述活化层包括MgCl2和Ga2(SO4)3。

本发明再次提供一种碲化镉薄膜太阳能电池的优化后处理方法,包括如下步骤:

S1选择FTO玻璃作为基底材料;

S2在FTO玻璃上沉积CdS层;

S3在CdS层上沉积CdTe层;

S4在所述CdTe层上涂覆活化层;

S5活化层退火处理;

S6在所述活化层上涂覆铜;

S7进行背电极的沉积;

S8进行封装;

所述活化层为MgCl2和Ga2(SO4)3,再加入HCl或者H2SO4调节pH值到1.5-2.5的混合溶液。

优选的,在S1步骤中,所述FTO玻璃透过率大于80%。优选用丙酮、去离子水清洗后,再进入S2步骤。

优选的,在步骤S2中将FTO玻璃导电面面向蒸发源,距离为2mm,FTO玻璃加热到500-550℃,硫化镉粉末加热温度为500-600℃,通过蒸发时间控制薄膜厚度为100-150nm。

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