[发明专利]一种碲化镉太阳电池的梯度吸收层硒源层的制备方法及太阳电池

说明书

本发明公开了一种碲化镉太阳电池的梯度吸收层硒源层的制备方法及太阳电池。所述硒源层包括CdTe_1‑xSe_x或CdSe，所述制备方法为三步法：首先，沉积硒源预制层；其次，在硒源预制层表面沉积金属氯化物；再次，对沉积有金属氯化物的硒源预制层进行气氛热处理。本发明通过分步制备硒源预制层、金属氯化物涂层、和含氧环境下的热处理过程，显著改善了硒源层制备的可控性，获得了高质量的硒源层。本发明的低温沉积硒源预制层大大拓宽了制备温度工艺窗口，金属氯化物环境下的热处理过程大大提高了硒源层的结晶性，获得了大晶粒紧密排列的薄膜，含氧环境下热处理形成了适度氧化的硒源层，改善了硒源层电学性质。

技术领域

本发明属于光伏新能源材料与器件领域，具体涉及一种碲化镉太阳电池的梯度吸收层硒源层的制备方法及太阳电池。

背景技术

CdTe太阳电池是最成功的产业化薄膜光伏技术。碲化镉作为带隙接近薄膜太阳电池理论最佳带隙的直接带隙材料之一，因其较高的光吸收系数，稳定的材料性质，以及较高的转换效率和较低的制作成本，极具研究价值和产业化前景。

相比传统CdTe太阳电池，新结构高效率CdTe太阳电池采用基于CdTe_1-xSe_x梯度带隙结构取代单一CdTe为吸收层，在结构设计和材料选择上实现了跨越式进步，器件在短波和长波段均实现了更好的光谱响应。同时，CdTe_1-xSe_x所具备的其他优良的材料性质，在缺陷钝化、少子寿命、载流子输运等方面都可以起到积极作用。因此，在CdTe吸收层中引入Se的硒源层制备工艺和相应的高质量CdTe_1-xSe_x基梯度吸收层对CdTe太阳电池性能具有重要影响。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种碲化镉太阳电池的梯度吸收层硒源层的制备方法，显著改善了硒源层制备的可控性，促进CdTe_1-xSe_x梯度吸收层的形成从而提高器件性能。

本发明还提供了一种碲化镉太阳电池。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种碲化镉太阳电池的梯度吸收层硒源层的制备方法，所述制备方法为三步法：首先，沉积硒源预制层；其次，在硒源预制层表面沉积金属氯化物；再次，对沉积有金属氯化物的硒源预制层进行气氛热处理。

所述硒源预制层的化学组分为CdTe_1-xSe_x(镉碲硒,0x1)或CdSe(硒化镉)，优选为CdSe。硒源层的化学组分和结晶性对后续CdTe薄膜生长和组分扩散形成CdTe_1-xSe_x基梯度吸收层都具有基础性影响。

所述硒源预制层沉积方法包括热蒸发法、近空间升华法、磁控溅射法、气相输运法、分子束外延法、热壁沉积法、电子束沉积法、电化学沉积法或化学水浴法等；硒源预制层沉积温度：室温～200℃，优选室温沉积；硒源预制层厚度为50～150nm。

所述在硒源预制层表面沉积金属氯化物层，金属氯化物包括CdCl₂和/或MgCl₂；沉积方法为热蒸发法、近空间升华法、磁控溅射法、气相输运法、化学气相法、电化学沉积法、溶液滴涂法或溶液提拉法等；金属氯化物层厚度为1～100nm。