CN102723384A - 一种CdTe太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

一种CdTe太阳能电池及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102723384A
CN102723384A CN2011100767503A CN201110076750A CN102723384A CN 102723384 A CN102723384 A CN 102723384A CN 2011100767503 A CN2011100767503 A CN 2011100767503A CN 201110076750 A CN201110076750 A CN 201110076750A CN 102723384 A CN102723384 A CN 102723384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light absorbing
electrode layer
cdte
absorbing zone
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100767503A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102723384B (zh
Inventor
邓瑞
周勇
陈靖华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN201110076750.3A priority Critical patent/CN102723384B/zh
Priority to PCT/CN2012/072722 priority patent/WO2012130070A1/en
Publication of CN102723384A publication Critical patent/CN102723384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102723384B publication Critical patent/CN102723384B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/073Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising only AIIBVI compound semiconductors, e.g. CdS/CdTe solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1828Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/543Solar cells from Group II-VI materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种CdTe太阳能电池,包括玻璃衬底、光吸收层、第一电极区及第二电极区;光吸收层层叠于玻璃衬底上,光吸收层上表面设有第一电极区和第二电极区;第一电极区包括依次层叠的腐蚀的光吸收层、背接触过渡层和正极层;第二电极区包括依次层叠的N型层和负极层;腐蚀的光吸收层与光吸收层的上表面相接触;N型层与光吸收层的上表面相接触;第一电极区及第二电极区之间相互绝缘。本发明的CdTe太阳能电池,通过采用新型结构,减少了工艺流程,降低了生产成本,大大提高了碲化镉太阳能电池的光电转换效率,有利于规模化生产。

Description

一种CdTe太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域,尤其涉及一种CdTe太阳能电池及其制作方法。 
背景技术
碲化镉是一种化合物半导体,其能隙宽度最适合于光电能量转换。用这种半导体做成的太阳电池是一种将光能直接转变为电能的器件,有很高的理论转换效率,在室温下的理论转化效率为27%。而且,碲化镉容易沉积成大面积的薄膜,沉积速率较高。因此,相比于硅太阳能电池,碲化镉薄膜太阳电池的制造成本低,是应用前景广阔的一种新型太阳能电池。 
传统的CdTe太阳能电池的基本结构为:玻璃衬底G/透明导电膜层T/CdS层N/CdTe层P/过渡层DE/背电极层M,具体结构如图1所示。常用的普通玻璃衬底透过率为90%左右,而透明导电膜的透过率在70%-82%之间,按照传统结构,到达CdTe吸收层的有效光照,会因为前面的玻璃衬底G和透明导电膜层T的吸收而减少很多,降低了光源的有效利用。因此,现有大规模制造的碲化镉太阳能电池光电转换效率基本在11%以下,实际光电转化效率仍很低,未达到理想要求。 
发明内容
本发明为了解决现有大规模制造的碲化镉太阳能电池光电转换效率低的技术问题,提供一种能减小电池制造工艺的复杂程度,降低工艺成本,在实现规模化生产的同时,大大提高太阳能电池转换效率的,新型结构CdTe太阳能电池。 
本发明提供一种CdTe太阳能电池,包括玻璃衬底G、光吸收层P、第一电极区B1及第二电极区B2;光吸收层P层叠于玻璃衬底G上,第一电极区B1和第二电极区B2设置在光吸收层P上表面; 
第一电极区B1包括依次层叠的腐蚀的光吸收层D、背接触过渡层E和正极层M1;
第二电极区B2包括依次层叠的N型层N和负极层M2;
腐蚀的光吸收层D与光吸收层P的上表面相接触; N型层N与光吸收层P的上表面相接触;
第一电极区B1及第二电极区B2之间相互绝缘。
本发明中,光吸收层P包括上表面和下表面,其中与玻璃衬底G相接触一面为光吸收层P的下表面,与下表面相对的另一面为光吸收层P的上表面,第一电极区B1中的腐蚀的光吸收层D与光吸收层P的上表面相接触; 第二电极区B2中的N型层N与光吸收层P的上表面相接触。 
本发明提供的CdTe太阳能电池的制作方法,包括以下步骤: 
(a)玻璃衬底G的预处理:对玻璃衬底进行清洗;
(b)在步骤(a)所得玻璃衬底G上覆盖光吸收层P;
(c)在光吸收层P上表面上覆盖相互绝缘的第一电极区B1及第二电极区B2,
覆盖第一电极区B1包括在光吸收层P的上表面制备腐蚀的光吸收层D,再在腐蚀的光吸收层D上沉积背接触过渡层E,后在背接触过渡层E上沉积正极层M1,
覆盖第二电极区B2包括在光吸收层P的上表面依次沉积N型层N和负极层M2。
本发明提供的CdTe太阳能电池的制作方法,具体包括以下步骤: 
(a)玻璃衬底G的预处理:将选用的玻璃衬底,依次分别用丙酮、清洗剂及去离子水超声清洗后,烘干,放入预处理室,再用等离子体对玻璃衬底进行清洗;
(b)光吸收层P的制作:将步骤(a)所得玻璃衬底G放入真空镀膜设备工件架上,在玻璃衬底G表面镀CdTe薄膜;
(c)N型层N的制作:将步骤(b)所得CdTe薄膜的上表面部分区域掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入CdS镀膜设备中镀膜,在未掩盖的CdTe薄膜的表面镀CdS薄膜;
(d)腐蚀的光吸收层D的制作:将步骤(c)所得CdS薄膜掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入化学溶液中腐蚀,取出清洗干净,烘干,得到腐蚀的光吸收层D;
(e)背接触过渡层E的制作:将步骤(d)所得腐蚀的光吸收层D放入真空溅射设备,分别对ZnTe耙材和ZnTe:Cu耙材进行溅射,在腐蚀的光吸收层D表面制ZnTe和ZnTe:Cu的复合过渡层,得背接触过渡层E,制得CdTe太阳能电池样品;
(f)正极层M1和负极层M2的制作:将步骤(e)所得CdTe太阳能电池样品,放入真空溅射设备中,对金属耙材进行溅射,得到金属电极层;沿着N型层N与背接触过渡层E之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层E上表面的正极层M1和位于N型层N上表面的负极层M2,所述正极层M1和负极层M2间绝缘,制得CdTe太阳能电池。
本发明提供的CdTe太阳能电池的制作方法,更具体的包括以下步骤: 
(a)玻璃衬底G的预处理:将选用的玻璃衬底,依次分别用丙酮、清洗剂及去离子水超声清洗后,烘干,放入预处理室,再用等离子体对玻璃衬底进行清洗;
(b)光吸收层P的制作:将步骤(a)所得玻璃衬底G放入真空镀膜设备工件架上,在玻璃衬底G表面镀2-5 um 厚的CdTe薄膜;
(c)N型层N的制作:将步骤(b)所得CdTe薄膜的上表面部分区域掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入CdS镀膜设备中镀膜,在未掩盖的CdTe薄膜的表面镀CdS薄膜,CdS薄膜的厚度为50-300 nm;
(d)腐蚀的光吸收层D的制作:将步骤(c)所得CdS薄膜掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入化学溶液中腐蚀,取出清洗干净,烘干,得到腐蚀的光吸收层D,腐蚀的光吸收层D厚度为0.1-1um;
(e)背接触过渡层E的制作:将步骤(d)所得腐蚀的光吸收层D放入真空溅射设备,分别对ZnTe耙材和ZnTe:Cu耙材进行溅射,在腐蚀的光吸收层D表面制ZnTe和ZnTe:Cu的复合过渡层,得背接触过渡层E,厚度为10-100 nm,制得CdTe太阳能电池样品;
(f)正极层M1和负极层M2的制作:将步骤(e)所得CdTe太阳能电池样品,放入真空溅射设备中,对金属耙材进行溅射,得到金属电极层,金属电极层的厚度为50-300nm;沿着N型层N与背接触过渡层E之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层E上表面的正极层M1和位于N型层N上表面的负极层M2,所述正极层M1和负极层M2间绝缘,制得CdTe太阳能电池。
本发明的发明人,突破了传统CdTe太阳能电池结构的思维模式,创造性的将电池的光吸收层P设置在受光面,直接与玻璃衬底G接触,直接接受透过玻璃衬底G的光,将产生、引出电池正电流和负电流的第一电极区B1和第二电极区B2均设置在背光面,即电池的正电流和负电流均从电池的背光面引出,使得太阳光直接照射光吸收层P,避免了透明导电膜层T对光的吸收,提高了光的利用率,同时省却了传统结构中的透明导电膜层T,减少了工艺流程,降低了生产成本,大大提高了碲化镉太阳能电池的光电转换效率,有利于规模化生产。 
附图说明
图1是现有技术提供的CdTe太阳能电池结构示意图。 
图2是本发明实施例提供的CdTe太阳能电池结构示意图。 
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。 
如图2所示,一种CdTe太阳能电池,包括玻璃衬底G、光吸收层P、第一电极区B1及第二电极区B2;光吸收层P层叠于玻璃衬底G上,第一电极区B1和第二电极区B2设置在光吸收层P上表面; 
第一电极区B1包括依次层叠的腐蚀的光吸收层D、背接触过渡层E和正极层M1;
第二电极区B2包括依次层叠的N型层N和负极层M2;
腐蚀的光吸收层D与光吸收层P的上表面相接触; N型层N与光吸收层P的上表面相接触;
第一电极区B1及第二电极区B2之间相互绝缘。
本发明提供的CdTe太阳能电池中,玻璃衬底G作为吸收层沉积的载体,可为普通玻璃、超白玻璃或其他耐高温透明材料,厚度优选为1-5mm,该玻璃衬底G可直接在市场上购买得到。 
光吸收层P为P型棕黑色碲化镉光吸收薄膜层,可采用近空间升华法(CSS)、蒸汽输运法(VTD)、丝网印刷法等方法制作而成,厚度优选为2-5um。 
N型层N为淡黄色的N型硫化镉薄膜层,可采用化学水浴法(CBD)、真空沉积等方法制作而成,厚度优选为50-300nm。 
腐蚀的光吸收层D为化学溶液腐蚀的CdTe层,厚度优选为0.1-1um,化学溶液可为HNO3-H3PO4(NP)腐蚀液、溴的甲醇溶液或K2Cr2O7/H2SO4溶液等,通过将CdTe薄膜浸泡于化学溶液中反应一定时间形成富碲层,有利于正电极层M1形成良好的欧姆接触。本发明优选,化学溶液腐蚀的CdTe层为化学溶液腐蚀所述光吸收层P的上表面所得的腐蚀的CdTe层,即腐蚀的光吸收层D是直接通过将光吸收层P的部分区域用化学溶液浸泡腐蚀得到的。 
背接触过渡层E为碲化锌和掺杂铜的碲化锌复合层,主要是起到欧姆接触的作用,可采用真空蒸镀和真空溅射的方法形成,厚度优选为10-100nm。 
正极层M1和负极层M2为导电性较高的金属薄层,包括Mo、Ni、Cu或Ag等,可采用真空溅射的方法分别制作,也可先通过真空溅射的方法制得金属电机层,再沿着N型层N与背接触过渡层E之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层E上表面的正极层M1和位于N型层N上表面的负极层M2,正极层M1和负极层M2间绝缘,正极层M1的厚度优选为50-300nm,负极层M2的厚度优选为50-300nm。 
传统结构的CdTe太阳能电池中,导电膜T层作为前电极,即通常所说的负极,金属背电极层作为后电极,也即正极引出电流。而本发明所提供的CdTe太阳能电池中,金属电极层包括正极层M1和负极层M2两个部分,分别作为引出正电流的正极和引出负电流的负极,引出电流。其中,位于N型层N上方的负极层M2,即取代传统结构中的透明导电膜层T作为电池负极。 
本发明的发明人,突破了传统CdTe太阳能电池结构的思维模式,创造性的将电池的光吸收层P设置在受光面,直接与玻璃衬底G接触,直接接受透过玻璃衬底G的光,将产生、引出电池正电流和负电流的第一电极区B1和第二电极区B2均设置在背光面,即电池的正电流和负电流均从电池的背光面引出,使得太阳光直接照射光吸收层P,避免了透明导电膜层T对光的吸收,提高了光的利用率,同时省却了传统结构中的透明导电膜层T,减少了工艺流程,降低了生产成本,大大提高了碲化镉太阳能电池的光电转换效率,有利于规模化生产。 
本发明的CdTe太阳能电池的制作方法,具体包括以下步骤: 
(a)玻璃衬底G的预处理:采用普通玻璃作为衬底,先用丙酮超声清洗,以除去玻璃表面的油脂,然后用清洗剂超声清洗,去除玻璃表面的无机污物,再用去离子水超声清洗去除玻璃表面的杂质,最后将玻璃烘干后放入预处理室,使用等离子体对玻璃衬底进行清洗;
(b)CdTe薄膜P的制作:将玻璃衬底放入真空镀膜设备工件架上,镀CdTe薄膜,得到层叠于玻璃衬底G上的光吸收层P;
(c)CdS薄膜N的制作:将步骤(c)所得的CdTe薄膜掩盖1/2,然后放入CdS镀膜设备,升华源为高纯的CdS粉末。抽真空,通气,镀膜CdS薄膜,得到与光吸收层P上表面相接触的N型层N;
(d)腐蚀的光吸收层D的制作:将步骤(c)所得的CdS薄膜掩盖住,将未掩盖部分的CdTe膜放入化学溶液中腐蚀,取出清洗干净,烘干,得到腐蚀的光吸收层D;
(e)背接触过渡层E的制作:将步骤(d)所得腐蚀的光吸收层D放入真空溅射设备,采用射频电源,对ZnTe耙材进行溅射,然后换用功率,对ZnTe:Cu耙材溅射,在腐蚀的光吸收层D表面得到ZnTe和ZnTe:Cu的复合过渡层,即背接触过渡层E,制得CdTe太阳能电池样品;
(f)正极层M1和负极层M2的制作:将步骤(e)所得CdTe太阳能电池样品,放入真空溅射设备中,对Mo耙材进行溅射,得到Mo电极层,沿着N型层N与背接触过渡层E之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层E上表面的正极层M1和位于N型层N上表面的负极层M2,正极层M1和负极层M2间绝缘,制得CdTe太阳能电池。在所得CdTe太阳能电池中,依次层叠的腐蚀的光吸收层D、背接触过渡层E和正极层M1为第一电极区B1;依次层叠的N型层N和负极层M2为第二电极区B2,第一电极区B1及第二电极区B2之间相互绝缘。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。 
实施例1   
具体的,该CdTe太阳能电池通过以下步骤制得:
(a)玻璃衬底G的预处理:采用2.2mm厚的普通玻璃作为衬底,先用丙酮超声清洗10Min,以除去玻璃表面的油脂,然后用清洗剂超声清洗10min,去除玻璃表面的无机污物,再用去离子水超声清洗10min去除玻璃表面的杂质,最后将玻璃烘干后放入预处理室,使用等离子体对玻璃衬底进行清洗;
(b)CdTe薄膜P的制作:将玻璃衬底放入真空镀膜设备工件架上,蒸发源为高纯CdTe粉末。抽真空至1×10-3Pa,通入Ar气,调节流量为10ml/min,调节升华源温度为600℃,衬底温度为500℃,镀膜2Min,得到层叠于玻璃衬底G上的光吸收层P,所得光吸收层P的厚度为3um;
(c) CdS薄膜N的制作:将步骤(c)所得的CdTe薄膜掩盖1/2,然后放入CdS镀膜设备,升华源为高纯的CdS粉末。抽真空至1×10-3Pa,通入50%Ar气和50%O2气,调节流量为10ml/min,调节升华源温度为550℃,衬底温度为500℃,镀膜时间为6s,得到与光吸收层P上表面相接触的N型层N,所得N型层N的厚度为120nm;
(d)腐蚀的光吸收层D的制作: 将步骤(c)所得的CdS薄膜掩盖住,将未掩盖部分的CdTe膜放入NP腐蚀液,HNO3:H3PO4:H2O的比例为1:70:29,在常温下腐蚀1min,取出清洗干净,烘干,得到腐蚀的光吸收层D,腐蚀的光吸收层D厚度为0.6um;
(e)背接触过渡层E的制作:将步骤(d)所得腐蚀的光吸收层D放入真空溅射设备,采用射频电源,功率为600W,对ZnTe耙材进行溅射10min,然后换用功率为300W,对ZnTe:Cu耙材溅射3Min,在腐蚀的光吸收层D表面得到ZnTe和ZnTe:Cu的复合过渡层,即背接触过渡层E,其厚度为50nm,制得CdTe太阳能电池样品;
(f)正极层M1和负极层M2的制作:将步骤(e)所得CdTe太阳能电池样品,放入真空溅射设备中,采用直流电源,功率设定为300W,对Mo耙材进行溅射10Min,得到Mo电极层,厚度为150nm,沿着N型层N与背接触过渡层E之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层E上表面的正极层M1和位于N型层N上表面的负极层M2,正极层M1和负极层M2间绝缘,制得CdTe太阳能电池。在所得CdTe太阳能电池中,依次层叠的腐蚀的光吸收层D、背接触过渡层E和正极层M1为第一电极区B1;依次层叠的N型层N和负极层M2为第二电极区B2,第一电极区B1及第二电极区B2之间相互绝缘。
实施例2    
与实施例1的不同之处在于:玻璃衬底G的厚度为3.2mm。
 实施例3    
与实施例1的不同之处在于:光吸收层P的厚度为2um。
 实施例4    
与实施例1的不同之处在于:N型层N的厚度为50nm。
 实施例5    
与实施例1的不同之处在于:正极层M1和负极层M2的厚度为300nm。
 实施例6    
与实施例1的不同之处在于: 腐蚀的光吸收层D的厚度为2um。
 实施例7    
与实施例1的不同之处在于:背接触过渡层E的厚度为10nm。
 对比例1
与实施例1的不同之处在于,此太阳能电池包括依次层叠的玻璃衬底G、透明导电层T、CdS层N、CdTe层P、过渡层DE及背电极层M;
即先采用2.2mm厚的超白玻璃作为玻璃衬底G,经过预处理后,在玻璃衬底G上溅射得到0.5um厚的透明导电层T(FTO玻璃);放入CdS镀膜设备中,在透明导电层T表面镀得120nm厚的CdS薄膜,即CdS层N;再放入CdTe镀膜设备中,在CdS薄膜表面镀得3um厚的CdTe薄膜,即CdTe层P;对CdTe薄膜表面进行腐蚀,在腐蚀的CdTe薄膜表面依次沉积30nm的 ZnTe层和20nm的ZnTe:Cu层,得到过渡层DE;再放入真空溅射设备中,在过渡层DE表面制得150nm厚的Mo层,即背电极层M。
性能测试:
对上述得到碲化镉太阳能电池进行如下性能测试:
1、开路电压
采用IEC 61646:2008进行测试;
2、短路电流
采用IEC 61646:2008进行测试;
3、光电转换效率
采用IEC 61646:2008进行测试;
得到的测试结果填入表1:
表1
实施例 开路电压 短路电流 光电转化效率
实施例1 938 mV 24.9 mA 15.90%
实施例2 935mV 23.3mA 15.80%
实施例3 950 mV 25.5mA 16.10%
实施例4 873 mV 22.9mA 15.35%
实施例5 896mV 22.8mA 15.50%
实施例6 875MV 21.8mA 14.96%
实施例7 906mV 23.4mA 15.60%
对比例1 768mV 21.2mA 11.90%
从表1可以看出,实施例1-7相对于对比例1的开路电压,光电转化效率等都有了大幅的提高,这说明本发明的CdTe太阳能电池,通过将光吸收层P设置在受光面,直接与玻璃衬底G接触,直接接受透过玻璃衬底G的光,将产生、引出电池正电流和负电流的第一电极区B1和第二电极区B2均设置在背光面,即电池的正电流和负电流均从电池的背光面引出,大大提高了电池的光电转换效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (13)

1.一种CdTe太阳能电池,包括玻璃衬底(G)、光吸收层(P)、第一电极区(B1)及第二电极区(B2);
所述光吸收层(P)层叠于玻璃衬底(G)上,所述第一电极区(B1)和第二电极区(B2)设置在光吸收层(P)上表面;
所述第一电极区(B1)包括依次层叠的腐蚀的光吸收层(D)、背接触过渡层(E)和正极层(M1);
所述第二电极区(B2)包括依次层叠的N型层(N)和负极层(M2);
所述腐蚀的光吸收层(D)与所述光吸收层(P)的上表面相接触;所述N型层(N)与所述光吸收层(P)的上表面相接触;
所述第一电极区(B1)及第二电极区(B2)之间相互绝缘。
2.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述玻璃衬底(G)的厚度为1-5mm。
3.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述光吸收层(P)为CdTe薄膜,厚度为2-5 um。
4.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述N型层(N)为CdS薄膜,厚度为50-300 nm。
5.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述腐蚀的光吸收层(D)为化学溶液腐蚀的CdTe层,厚度为0.1-1um。
6.如权利要求5所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述化学溶液腐蚀的CdTe层为化学溶液腐蚀所述光吸收层(P)的上表面所得的腐蚀的CdTe层。
7.如权利要求5或6所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述化学溶液为HNO3-H3PO4(NP)腐蚀液、Br2-甲醇溶液或K2Cr2O7/H2SO4溶液中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述背接触过渡层(E)为碲化锌和掺杂铜的碲化锌复合层;所述背接触过渡层(E)的厚度为10-100 nm。
9.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述正极层(M1)和负极层(M2)为金属薄层,所述正极层(M1)金属薄层和负极层(M2)金属薄层中的金属分别各自选自Mo、Ni、Cu或Ag中的一种或几种;
所述正极层(M1)的厚度为50-300nm;所述负极层(M2)的厚度为50-300nm。
10.如权利要求1所述的CdTe太阳能电池,其特征在于:所述第一电极区(B1)与第二电极区(B2)的厚度相同。
11.一种如权利要求1所述的CdTe太阳能电池的制作方法,包括以下步骤:
(a)玻璃衬底(G)的预处理:对玻璃衬底进行清洗;
(b)在步骤(a)所得玻璃衬底(G)上覆盖光吸收层(P);
(c)在光吸收层(P)上表面上覆盖相互绝缘的第一电极区(B1)及第二电极区(B2),
覆盖第一电极区(B1)包括在光吸收层(P)的上表面制备腐蚀的光吸收层(D),再在腐蚀的光吸收层(D)上沉积背接触过渡层(E),后在背接触过渡层(E)上沉积正极层(M1),
覆盖第二电极区(B2)包括在光吸收层(P)的上表面依次沉积N型层(N)和负极层(M2)。
12.如权利要求11所述的CdTe太阳能电池的制作方法,包括以下步骤:
(a)玻璃衬底(G)的预处理:将选用的玻璃衬底,依次分别用丙酮、清洗剂及去离子水超声清洗后,烘干,放入预处理室,再用等离子体对玻璃衬底进行清洗;
(b)光吸收层(P)的制作:将步骤(a)所得玻璃衬底(G)放入真空镀膜设备工件架上,在玻璃衬底(G)表面镀CdTe薄膜;
(c)N型层(N)的制作:将步骤(b)所得CdTe薄膜的上表面部分区域掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入CdS镀膜设备中镀膜,在未掩盖的CdTe薄膜的表面镀CdS薄膜;
(d)腐蚀的光吸收层(D)的制作:将步骤(c)所得CdS薄膜掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入化学溶液中腐蚀,取出清洗干净,烘干,得到腐蚀的光吸收层(D);
(e)背接触过渡层(E)的制作:将步骤(d)所得腐蚀的光吸收层(D)放入真空溅射设备,分别对ZnTe耙材和ZnTe:Cu耙材进行溅射,在腐蚀的光吸收层(D)表面制ZnTe和ZnTe:Cu的复合过渡层,得背接触过渡层(E),制得CdTe太阳能电池样品;
(f)正极层(M1)和负极层(M2)的制作:将步骤(e)所得CdTe太阳能电池样品,放入真空溅射设备中,对金属耙材进行溅射,得到金属电极层;沿着N型层(N)与背接触过渡层(E)之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层(E)上表面的正极层(M1)和位于N型层(N)上表面的负极层(M2),所述正极层(M1)和负极层(M2)间绝缘,制得CdTe太阳能电池。
13.如权利要求12所述的CdTe太阳能电池的制作方法,包括以下步骤:
(a)玻璃衬底(G)的预处理:将选用的玻璃衬底,依次分别用丙酮、清洗剂及去离子水超声清洗后,烘干,放入预处理室,再用等离子体对玻璃衬底进行清洗;
(b)光吸收层(P)的制作:将步骤(a)所得玻璃衬底(G)放入真空镀膜设备工件架上,在玻璃衬底(G)表面镀2-5 um 厚的CdTe薄膜;
(c)N型层(N)的制作:将步骤(b)所得CdTe薄膜的上表面部分区域掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入CdS镀膜设备中镀膜,在未掩盖的CdTe薄膜的表面镀CdS薄膜,CdS薄膜的厚度为50-300 nm;
(d)腐蚀的光吸收层(D)的制作:将步骤(c)所得CdS薄膜掩盖,未掩盖的CdTe薄膜放入化学溶液中腐蚀,取出清洗干净,烘干,得到腐蚀的光吸收层(D),腐蚀的光吸收层(D)厚度为0.1-1um;
(e)背接触过渡层(E)的制作:将步骤(d)所得腐蚀的光吸收层(D)放入真空溅射设备,分别对ZnTe耙材和ZnTe:Cu耙材进行溅射,在腐蚀的光吸收层(D)表面制ZnTe和ZnTe:Cu的复合过渡层,得背接触过渡层(E),厚度为10-100 nm,制得CdTe太阳能电池样品;
(f)正极层(M1)和负极层(M2)的制作:将步骤(e)所得CdTe太阳能电池样品,放入真空溅射设备中,对金属耙材进行溅射,得到金属电极层,金属电极层的厚度为50-300nm;沿着N型层(N)与背接触过渡层(E)之间的位置对金属电极层进行激光切割,得到位于背接触过渡层(E)上表面的正极层(M1)和位于N型层(N)上表面的负极层(M2),所述正极层(M1)和负极层(M2)间绝缘,制得CdTe太阳能电池。
CN201110076750.3A 2011-03-29 2011-03-29 一种CdTe太阳能电池及其制作方法 Active CN102723384B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110076750.3A CN102723384B (zh) 2011-03-29 2011-03-29 一种CdTe太阳能电池及其制作方法
PCT/CN2012/072722 WO2012130070A1 (en) 2011-03-29 2012-03-21 Solar battery and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110076750.3A CN102723384B (zh) 2011-03-29 2011-03-29 一种CdTe太阳能电池及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102723384A true CN102723384A (zh) 2012-10-10
CN102723384B CN102723384B (zh) 2015-05-13

Family

ID=46929440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110076750.3A Active CN102723384B (zh) 2011-03-29 2011-03-29 一种CdTe太阳能电池及其制作方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102723384B (zh)
WO (1) WO2012130070A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015043454A1 (zh) * 2013-09-26 2015-04-02 中国建材国际工程集团有限公司 用来调理CdTe薄层太阳能电池的CdTe层的方法
CN108513683A (zh) * 2016-12-27 2018-09-07 中国建材国际工程集团有限公司 用于生产CdTe薄膜太阳能电池的方法
CN108604502A (zh) * 2016-12-27 2018-09-28 中国建材国际工程集团有限公司 用于形成CdTe薄膜太阳能电池的包括金属掺杂步骤的方法和用于执行所述金属掺杂步骤的系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225575A (ja) * 1990-12-27 1992-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光起電力装置
US5916375A (en) * 1995-12-07 1999-06-29 Japan Energy Corporation Method of producing photoelectric conversion device
US20100180941A1 (en) * 2008-09-08 2010-07-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Antireflection film of solar cell, solar cell, and method of manufacturing solar cell
CN101820027A (zh) * 2010-02-11 2010-09-01 昆山正富机械工业有限公司 多段式硫化镉薄膜沉积方法
US20100218827A1 (en) * 2007-09-28 2010-09-02 Naruhiko Aono Substrate for solar cell and solar cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100479198C (zh) * 2007-04-10 2009-04-15 湖南师范大学 碲化镉薄膜太阳能电池腐蚀液及腐蚀方法
CN101807622A (zh) * 2009-02-12 2010-08-18 四川尚德太阳能电力有限公司 一种制备碲化镉薄膜太阳电池组件的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225575A (ja) * 1990-12-27 1992-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光起電力装置
US5916375A (en) * 1995-12-07 1999-06-29 Japan Energy Corporation Method of producing photoelectric conversion device
US20100218827A1 (en) * 2007-09-28 2010-09-02 Naruhiko Aono Substrate for solar cell and solar cell
US20100180941A1 (en) * 2008-09-08 2010-07-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Antireflection film of solar cell, solar cell, and method of manufacturing solar cell
CN101820027A (zh) * 2010-02-11 2010-09-01 昆山正富机械工业有限公司 多段式硫化镉薄膜沉积方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015043454A1 (zh) * 2013-09-26 2015-04-02 中国建材国际工程集团有限公司 用来调理CdTe薄层太阳能电池的CdTe层的方法
CN108513683A (zh) * 2016-12-27 2018-09-07 中国建材国际工程集团有限公司 用于生产CdTe薄膜太阳能电池的方法
CN108604502A (zh) * 2016-12-27 2018-09-28 中国建材国际工程集团有限公司 用于形成CdTe薄膜太阳能电池的包括金属掺杂步骤的方法和用于执行所述金属掺杂步骤的系统
CN108604502B (zh) * 2016-12-27 2021-08-03 中国建材国际工程集团有限公司 用于形成CdTe薄膜太阳能电池的包括金属掺杂步骤的方法和用于执行所述金属掺杂步骤的系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102723384B (zh) 2015-05-13
WO2012130070A1 (en) 2012-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103137791A (zh) 湿法沉积和低温热处理相结合制备异质结太阳电池方法
US9461187B2 (en) Solar cell apparatus and method for manufacturing the same
US8043955B1 (en) Methods of forming a conductive transparent oxide film layer for use in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
CN102694066B (zh) 一种提高太阳能电池板光电转换效率的方法
US8247682B2 (en) Metallic gridlines as front contacts of a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
CN104157789A (zh) 一种新型双面薄膜太阳电池及其工业制造方法
US8303779B2 (en) Methods for forming a transparent conductive oxide layer on a substrate
KR20130109786A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
CN110137297B (zh) 一种基于柔性衬底的p-i-n结太阳能电池及制备方法
CN102723384B (zh) 一种CdTe太阳能电池及其制作方法
US20130180566A1 (en) Device for generating photovoltaic power and method for manufacturing same
CN104241439A (zh) 一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法
EP2693496B1 (en) Method for manufacturing cigs thin-film solar cells using substrates not containing sodium
CN112002774A (zh) 薄膜太阳能电池及其制备方法
US20140238486A1 (en) Solar cell and method of fabricating the same
CN111435693A (zh) 非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法
CN103022175B (zh) 黄铜矿型薄膜太阳能电池及其制备方法
US20140134838A1 (en) Methods of annealing a conductive transparent oxide film layer for use in a thin film photovoltaic device
CN103194726A (zh) 一种铜铟镓硒薄膜的制造工艺
CN102810573B (zh) 一种CdTe太阳能电池及其制作方法
US20140332051A1 (en) Solar cell module and method of fabricating the same
KR20130059228A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
Elhady et al. A review of thin film solar cells
KR20110077756A (ko) 박막 태양전지용 투명 전극의 텍스처 구조 형성방법 및 투명 전극
KR20150135692A (ko) 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant