碲化鎘薄膜太陽電池

1、碲化鎘薄膜太陽電池碲化鎘薄膜太陽電池碲化鎘（碲化鎘（Cadmium Telluride，CdTe）是屬于）是屬于-族的化合物半導(dǎo)體，具有直接能帶結(jié)構(gòu)，其禁族的化合物半導(dǎo)體，具有直接能帶結(jié)構(gòu)，其禁帶寬度為帶寬度為1.45eV，正好位于理想太陽電池的能隙，正好位于理想太陽電池的能隙范圍之間。此外，范圍之間。此外，CdTe也具有很高的光吸收系數(shù)也具有很高的光吸收系數(shù)（ ），僅僅），僅僅2 厚的厚的CdTe薄膜，薄膜，就足夠吸收就足夠吸收AM1.5條件下條件下99的太陽光。的太陽光。CdTe薄薄膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換理論效率在膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換理論效率在29左右，是一左右，是一種高效、穩(wěn)定且相對低成本的薄

2、膜太陽電池材料。種高效、穩(wěn)定且相對低成本的薄膜太陽電池材料。55 10 /cmmCdTe具有立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為具有立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為6.481，鍵長為，鍵長為2.806，所以它的密度為，所以它的密度為5.3。右右圖為圖為CdTe的二元相圖，它的熔點的二元相圖，它的熔點為為1092。在室溫下的禁帶寬度為。在室溫下的禁帶寬度為1.45eV，隨著溫度的變化，禁，隨著溫度的變化，禁帶寬度會發(fā)生變化，變化的溫度系數(shù)為帶寬度會發(fā)生變化，變化的溫度系數(shù)為 。4(2.35.4) 10/eVK superstrate結(jié)構(gòu)是在玻璃襯底上依次長上透明氧化層結(jié)構(gòu)是在玻璃襯底上依次長上透明氧化層（TCO

3、）、）、CdS、CdTe薄膜，而太陽光是由玻璃襯底上方照射薄膜，而太陽光是由玻璃襯底上方照射進入，先透過進入，先透過TCO層，再進入層，再進入CdS/CdTe結(jié)。而在結(jié)。而在substrate結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，是先在適當(dāng)?shù)囊r底上長上是先在適當(dāng)?shù)囊r底上長上CdTe薄膜，再接著長薄膜，再接著長CdS及及TCO薄膜。薄膜。其中以其中以superstrate的效率最高。的效率最高。玻璃襯底玻璃襯底 在玻璃襯底的選用上，使用耐高溫（在玻璃襯底的選用上，使用耐高溫（600）的硼）的硼硅玻璃作為襯底，光電轉(zhuǎn)換效率可達硅玻璃作為襯底，光電轉(zhuǎn)換效率可達16，而使用不耐高，而使用不耐高溫但成本較低的鈉鈣玻璃做襯底也可達

4、到溫但成本較低的鈉鈣玻璃做襯底也可達到12的轉(zhuǎn)換效率。的轉(zhuǎn)換效率。 一般玻璃襯底的厚度約在一般玻璃襯底的厚度約在2-4mm左右，它除了用來保左右，它除了用來保護太陽電池的活性層，使其不受外在環(huán)境的侵蝕外，也提護太陽電池的活性層，使其不受外在環(huán)境的侵蝕外，也提供了整個太陽電池的機械強度。在玻璃襯底的外層，有時供了整個太陽電池的機械強度。在玻璃襯底的外層，有時也會鍍上一層抗反射膜來增加光線的吸收。也會鍍上一層抗反射膜來增加光線的吸收。CdTe薄膜的制備技術(shù)薄膜的制備技術(shù) 近空間升華法近空間升華法是目前被用來生產(chǎn)高效率是目前被用來生產(chǎn)高效率CdTe薄膜電池最主要的薄膜電池最主要的方法方法-蒸發(fā)源是被

5、置于一與襯底同面積的容器內(nèi)，襯底與源材料蒸發(fā)源是被置于一與襯底同面積的容器內(nèi)，襯底與源材料要盡量靠近放置，使得兩者之間的溫度差盡量小，從而使薄膜的生要盡量靠近放置，使得兩者之間的溫度差盡量小，從而使薄膜的生長接近理想平衡狀態(tài)。使用化學(xué)計量準(zhǔn)確的源材料，也可以得到化長接近理想平衡狀態(tài)。使用化學(xué)計量準(zhǔn)確的源材料，也可以得到化學(xué)計量準(zhǔn)確的學(xué)計量準(zhǔn)確的CdTe薄膜。一般襯底的溫度可以控制在薄膜。一般襯底的溫度可以控制在450600之間，而高品質(zhì)的薄膜可以在大約之間，而高品質(zhì)的薄膜可以在大約 的速率沉積下得到。的速率沉積下得到。1/ minm 絲網(wǎng)印刷法絲網(wǎng)印刷法算是生產(chǎn)算是生產(chǎn)CdTe及及CdS薄膜最

6、簡單的方法，它是將含薄膜最簡單的方法，它是將含有有Cd、Te、CdCl2及含有有機結(jié)合劑的金屬膏，通過一印刷板而印及含有有機結(jié)合劑的金屬膏，通過一印刷板而印制到襯底上，再經(jīng)過干燥過程去除有機溶劑后，接著加溫到制到襯底上，再經(jīng)過干燥過程去除有機溶劑后，接著加溫到700左右做燒結(jié)反應(yīng)，最后得到約左右做燒結(jié)反應(yīng)，最后得到約 的再結(jié)晶化的的再結(jié)晶化的CdTe薄膜。薄膜。1020 mCdTe吸收層的吸收層的CdCl2處理處理幾乎所有沉積技術(shù)所得到的幾乎所有沉積技術(shù)所得到的CdTe薄膜，都必須再經(jīng)薄膜，都必須再經(jīng)過過CdCl2處理。處理。CdCl2處理能夠進一步提高處理能夠進一步提高CdTe/CdS異質(zhì)異

7、質(zhì)結(jié)太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，原因是：能夠在結(jié)太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，原因是：能夠在CdTe和和CdS之之間形成間形成 界面層，降低界面缺陷態(tài)濃度；導(dǎo)致界面層，降低界面缺陷態(tài)濃度；導(dǎo)致CdTe膜的再次結(jié)晶化和晶粒的長大，減少晶界缺陷；熱膜的再次結(jié)晶化和晶粒的長大，減少晶界缺陷；熱處理能夠鈍化缺陷、提高吸收層的載流子壽命。將處理能夠鈍化缺陷、提高吸收層的載流子壽命。將CdTe薄薄膜置于約膜置于約400的的CdCl2環(huán)境之下，它將會發(fā)生以下的反應(yīng)環(huán)境之下，它將會發(fā)生以下的反應(yīng) 因此，藉著區(qū)域性氣相的傳輸作用，因此，藉著區(qū)域性氣相的傳輸作用，CdCl2的存在促進了的存在促進了CdTe的再結(jié)晶過程。不僅比較小的晶粒消失了，連帶著的再結(jié)晶過程。不僅比較小的晶粒消失了，連帶著CdTe與與CdS的界面結(jié)構(gòu)也比較有次序。的界面結(jié)構(gòu)也比較有次序。1 xxCdSTe222( )( )2( )( )( )( )( )CdTe sCdClsCd gTe gClgCdTe sCdCls點擊添加標(biāo)題 經(jīng)經(jīng)CdCl2處理后處理后CdTe和和CdS的平均晶粒尺寸都大約的平均晶粒尺寸都大約從從0.1 增加到增加到0.5 。mm量子效率顯著增加量子效率顯著增加CdTe薄膜太陽電池生產(chǎn)工藝流程圖薄膜太陽電池生產(chǎn)工藝流程圖若是由電池技術(shù)來分析，硅晶型（含單晶、多晶及鍛狀硅晶）仍然占