[发明专利]一种太阳能电池及其制备方法

说明书

一种太阳能电池及其制备方法，太阳能电池自下往上依次包括衬底(1)、透明导电玻璃层(2)、掺镁氧化锌层(3)、钝化层(4)、CdTe层(6)以及背电极缓冲层(7)，还包括金属电极(8)，其中，金属电极(8)的正极生长在背电极缓冲层(7)上，金属电极(8)的负极生长在透明导电玻璃层(2)上，钝化层(4)为SnO₂薄膜，此外，还可以在钝化层(4)和CdTe层(6)之间设置N型窗口层(5)。通过在掺镁氧化锌层和碲化镉界面引入钝化层，减少了界面处光生载流子复合，得到了更匹配的能带结构，从而显著提高了碲化镉薄膜太阳能电池的开路电压。

技术领域

本公开涉及太阳能光伏器件领域，具体地，涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术

碲化镉(CdTe)是一种禁带宽度为1.45eV的II-VI族直接带隙半导体，其吸收系数高达10⁵cm^-1，仅需数微米的CdTe就可吸收绝大部分太阳光，基于上述特性，CdTe成为了极具应用前景的光伏材料，并受到广泛关注。目前，CdTe薄膜太阳能电池的实验室最高转换效率已达到22.1％，其组件效率也高达18.6％，但与其理论上31％的光电转换效率仍有较大的差距，这很大程度上受限于较低的开路电压。

对于掺镁氧化锌(Mg_xZn_1-xO，MZO)/CdTe结构太阳能电池，开路电压较低是限制其效率提升的一大因素，原则上可以通过以下方法提高开路电压：提高CdTe的P型掺杂浓度；提高CdTe中少数载流子寿命；优化太阳能电池背接触。但是，由于CdTe具有较强的自补偿效应，无法进行有效的重掺杂；并且，由于CdTe具有高达5.7eV的功函数，很难形成良好的欧姆接触；而提高CdTe中少数载流子寿命的生产制备工艺复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开鉴于上述问题，提供了一种太阳能电池及其制备方法，通过在MZO和CdTe界面引入钝化层，以至少解决以上技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种太阳能电池，自下往上依次包括：衬底、透明导电玻璃层、掺镁氧化锌层、钝化层、CdTe层以及背电极缓冲层，还包括金属电极，所述金属电极的正极生长在所述背电极缓冲层上，所述金属电极的负极生长在所述透明导电玻璃层上。

可选地，所述掺镁氧化锌层的厚度为20-200nm。

可选地，所述钝化层为SnO₂薄膜，其厚度为1-10nm。

可选地，所述钝化层和CdTe层之间还可以设置有N型窗口层，所述N型窗口层为CdS薄膜、CdSe薄膜或CdSe_xTe_1-x薄膜。

可选地，所述CdS薄膜的厚度为20-100nm；所述CdSe薄膜的厚度为20-100nm，所述CdSe薄膜与所述CdTe层之间扩散形成厚度为200-1000nm的CdSe_xTe_1-x薄膜；所述CdSe_xTe_1-x薄膜的厚度为200-1000nm。

可选地，所述CdTe层的厚度为3-5μm。

可选地，所述背电极缓冲层为ZnTe薄膜，其厚度为100nm。

可选地，所述金属电极为Cu/Au合金，所述Cu/Au合金中Cu的厚度为5nm，所述Cu/Au合金中Au的厚度为300nm。