CN102751345A - 碲化镉/硫化镉太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
一种碲化镉/硫化镉太阳能电池，在基底上表面设背电极，背电极上表面设电池结，电池结的上表面设电极。上述的电池结包括碲化镉薄膜，在碲化镉薄膜的上表面设硫化镉薄膜和硫化锌薄膜、或硫化镉-硫化锌合金薄膜，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中0≤x＜1。采用硫化镉-硫化锌合金薄膜、或硫化镉和硫化锌薄膜，替代现有硫化镉薄膜，硫化锌比硫化镉稳定且更透明，电流密度和电池稳定性显著提高；采用厚度不超过0.15mm不锈钢薄片或厚度不超过2mm的表面镀有金属薄膜的高分子材料基底，柔性好、质量轻、单位重量发电效率高，太阳能电池可卷曲，随身携带。它具有转换效率高、成本低、重量轻、携带方便等优点。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及到碲化镉硫化锌太阳能电池。
背景技术
联合国组织的研究报告表明，能源消耗指数是衡量社会发展和发达水平的一个重要指标。为了进一步改善生活质量，特别是贫穷地区的生存生活，电力消费需要在现在的水平上再增加十倍以上。目前人类主要有火力发电、水利发电、核电技术。火力发电所采用的化石燃料能源，在带给人们文明与进步的同时，也带来日益严重的环境污染，化石燃料已经越来越少，面临被用尽的边缘。水利发电的利用已达到顶峰，不可能再有显著发展。核电技术一直是一项国防和战略性敏感技术，而且核废料很难处理，2011年4月日本福岛核电站受地震海啸破坏后泄漏大量核辐射，核电站的安全更是令人生畏。
太阳能是取之不尽，用之不竭的能源，太阳能的利用不会造成环境污染，因此，太阳能的利用，受到世界各国的重视，太阳能产品目前使用较广的有太阳能热水器、太阳能集热器、太阳能电池等。太阳能电池有硅薄膜电池、单（多）晶硅电池、硅薄膜电池、碲化镉电池、铜铟镓硒电池，晶硅技术是第一代传统技术，技术含量低，历史悠久，起始投资相对较低，目前占有绝大部分市场。但因为使用很多比较昂贵的晶硅材料；硅薄膜电池制造过程耗能多，能源回报周期太长；碲化镉电池制造过程产生太多污染，碲化镉产品目前成本较低，是世界太阳能产业领跑者；铜铟镓硒的优点是实验室起始效率高，尽管仅有少量市场产品，使用效率都远远低于其实验室效率，其致命缺点是重复性差、制造难度大、对微量水蒸汽极其敏感，关键元素CdTe地球含量低、毒性高。
目前太阳能电池发电成本还是远高于传统火力发电、水力发电等。
美国First Solar公司的硫化镉/碲化镉产品已经遍布世界各地，目前已经建成多个大型太阳能电池发电站。截止2011年11月，累计发电量达5000兆瓦(5GW)。硫化镉的是米黄色物质，吸收蓝光波段，在强紫外光下不稳定。
专利号为201010274863.X、发明名称为《一种CdTe电池过渡层及其制备方法及CdTe》的申请专利，其主要结构是由依次层叠的玻璃衬底、透明导电层、CdS层、CdTe层、过渡层以及背电极构成。过渡层为ZnTe和Cu层交替堆积的多层结构。这种太阳能电池，其主要缺点是，结构复杂、热效率底。
在太阳能技术领域，当前需迫切解决得一个技术问题是提供一种太阳能转换效率高、产品成本低的太阳能电池。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述太阳能电池的缺点，提供一种转换效率高、产品成本低的碲化镉/硫化镉太阳能电池。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在基底上表面设置有背电极，背电极上表面设置有电池结，电池结的上表面设置前电极。本发明的电池结包括碲化镉薄膜，在碲化镉薄膜的上表面设置有硫化镉薄膜和硫化锌薄膜或硫化镉-硫化锌合金薄膜，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中0≤x<1。
本发明的碲化镉薄膜的厚度至少为1000nm，硫化镉-硫化锌合金薄膜的厚度至少为20nm。
本发明的碲化镉薄膜的厚度至少为1000nm，硫化镉薄膜和硫化锌薄膜的厚度为20～60nm，其中硫化镉薄膜的厚度为5～15nm。
本发明的碲化镉薄膜的厚度至少为1000nm，硫化镉薄膜和硫化锌薄膜的厚度最佳为50nm，硫化镉薄膜的厚度最佳为5nm。
本发明的基底是厚度不超过0.15mm不锈钢薄片或厚度不超过2mm的表面镀有金属薄膜的高分子材料基底；所述的高分子材料为聚酰亚胺、聚氟乙烯、密度＞1.55g/cm3的聚氯乙烯中的任意一种。
本发明采用在镀膜碲化镉薄膜上表面镀膜硫化镉-硫化锌合金薄膜、或硫化镉和硫化锌薄膜，替代了现有硫化镉薄膜，硫化锌比硫化镉稳定且更透明，电流密度和电池稳定性显著提高；采用厚度不超过0.15mm不锈钢薄片或厚度不超过2mm的表面镀有金属薄膜的高分子材料基底，这种太阳能电池柔性好、质量轻、单位重量发电效率高，所制备的太阳能电池可以卷曲，可随身携带。本发明具有转换效率高、产品成本低、重量轻、携带方便等优点，可作为太阳能电池。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和各实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，本实施例的碲化镉/硫化镉太阳能电池由前电极1、电池结2、背电极3、基底4联接构成。
本实施例的基底4采用柔软的不锈钢薄片，厚度为0.1mm，不锈钢薄片的厚度不超过0.15mm，这种结构的基底4，有柔性，质量轻，单位质量发电效率高，所制备的太阳能电池可以卷曲，可随身携带。基底4也可采用玻璃基底。在基底4上表面镀背电极3，背电极3采用金属钼薄膜，背电极3上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm。碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉-硫化锌合金薄膜，碲化镉薄膜、硫化镉-硫化锌合金薄膜构成本实施例的电池结2，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中x为0.5，即Cd0.5Zn0.5S，硫化镉-硫化锌合金薄膜的厚度为50nm，也可大于50nm。
电池结2的上表面镀有前电极1，前电极1是透明导电薄膜，前电极1上也可以加金属导线，如镀碳表面层的金属银线。
实施例2
在本实施例中，基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉-硫化锌合金薄膜，碲化镉薄膜、硫化镉-硫化锌合金薄膜构成本实施例的电池结2，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中x为0.5，即Cd0.5Zn0.5S，硫化镉-硫化锌合金薄膜的厚度为20nm，也可大于20nm。电池结2的上表面设置前电极1
其它结构层以及制备方法与实施例1相同。
实施例3
在以上实施例1、2中，基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉-硫化锌合金薄膜，碲化镉薄膜、硫化镉硫化锌合金薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中x为0，即ZnS，硫化镉-硫化锌合金薄膜的厚度为20nm，也可大于20nm。
其它结构层以及制备方法与实施例1相同。
实施例4
在以上实施例1、2中，基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉-硫化锌合金薄膜，碲化镉薄膜、硫化镉-硫化锌合金薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中x为0.9，即Cd0.9Zn0.1S，硫化镉-硫化锌合金薄膜的厚度为20nm，也可大于20nm。当x为1时，将为硫化镉膜，与现有技术相同
其它结构层以及制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为5nm，硫化锌薄膜的厚度为45nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为5nm，硫化锌薄膜的厚度为15nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为5nm，硫化锌薄膜的厚度为55nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜，碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为10nm，硫化锌薄膜的厚度为10nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为10nm，硫化锌薄膜的厚度为40nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为10nm，硫化锌薄膜的厚度为50nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例11
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为15nm，硫化锌薄膜的厚度为5nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例12
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为15nm，硫化锌薄膜的厚度为35nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例13
本实施例的基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化锌薄膜,碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化锌薄膜构成本实施例的电池结2，碲化镉薄膜的厚度为1000nm，也可大于1000nm，硫化镉薄膜的厚度为15nm，硫化锌薄膜的厚度为45nm。在硫化锌薄膜的上表面镀膜前电极1，前电极1及其制备方法与实施例1相同。
实施例14
在实施例1～4中，基底4、背电极3的结构以及制备方法与实施例1相同。在背电极3的上表面镀碲化镉薄膜，碲化镉薄膜的上表面镀硫化镉薄膜，硫化镉薄膜的上表面镀硫化镉-硫化锌合金薄膜，碲化镉薄膜、硫化镉薄膜、硫化镉-硫化锌合金薄膜构成本实施例的电池结2，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中x的取值、硫化镉硫化锌合金薄膜的厚度以及其他结构层与相应的实施例相同。
实施例15
在以上的实施例1～14中，基底4采用柔软的厚度为0.8mm的表面镀有金属薄膜的高分子材料基底，基底4的厚度不超过2mm，高分子材料为聚酰亚胺，高分子材料也可以为聚氟乙烯，高分子材料还可以为密度＞1.55g/cm3的聚氯乙烯。这种基底4有柔性，质量轻，单位质量发电效率高，所制备的太阳能电池可以卷曲，可随身携带。其它结构层与相应的实施例相同。
根据上述原理，还可设计出另外一种具体结构的碲化镉/硫化镉太阳能电池，但均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种碲化镉/硫化镉太阳能电池，在基底（4）上表面设置有背电极（3），背电极（3）上表面设置有电池结（2），电池结（2）的上表面设置前电极（1），其特征在于：所述的电池结（2）包括碲化镉薄膜，在碲化镉薄膜的上表面设置有硫化镉薄膜和硫化锌薄膜或硫化镉-硫化锌合金薄膜，硫化镉-硫化锌合金薄膜用通式CdxZn1-xS表示的材料组成，式中0≤x<1。
2.根据权利要求1所述的碲化镉/硫化镉太阳能电池，其特征在于：所述的碲化镉薄膜的厚度至少为1000nm，硫化镉-硫化锌合金薄膜的厚度至少为20nm。
3.根据权利要求1所述的碲化镉/硫化镉太阳能电池，其特征在于：所述的碲化镉薄膜的厚度至少为1000nm，硫化镉薄膜和硫化锌薄膜的厚度为20～60nm，其中硫化镉薄膜的厚度为5～15nm。
4.根据权利要求3所述的碲化镉/硫化镉太阳能电池，其特征在于：所述的碲化镉薄膜的厚度至少为1000nm，硫化镉薄膜和硫化锌薄膜的厚度为50nm，其中硫化镉薄膜的厚度为5nm。
5.根据权利要求1所述的碲化镉/硫化镉太阳能电池，其特征在于：所述的基底（4）是厚度不超过0.15mm不锈钢薄片或厚度不超过2mm的表面镀有金属薄膜的高分子材料基底；
上述的高分子材料为聚酰亚胺、聚氟乙烯、密度＞1.55g/cm3的聚氯乙烯中的任意一种。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219397A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-24 | 普乐新能源（蚌埠）有限公司 | 柔性薄膜太阳能电池 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04114482A (ja) * | 1990-09-04 | 1992-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池とその製造方法 |
| JPH05218480A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池 |
| JPH05218479A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池 |
| CN101299443A (zh) * | 2008-06-17 | 2008-11-05 | 四川大学 | 一种柔性碲化镉薄膜太阳电池结构 |
| CN201584421U (zh) * | 2009-10-29 | 2010-09-15 | 润峰电力有限公司 | 柔性碲化镉薄膜太阳能电池 |
| CN102315323A (zh) * | 2010-06-29 | 2012-01-11 | 通用电气公司 | 光伏电池以及用于形成光伏电池的背接触的方法 |
-
2012
- 2012-05-25 CN CN2012101663972A patent/CN102751345A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04114482A (ja) * | 1990-09-04 | 1992-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池とその製造方法 |
| JPH05218480A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池 |
| JPH05218479A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池 |
| CN101299443A (zh) * | 2008-06-17 | 2008-11-05 | 四川大学 | 一种柔性碲化镉薄膜太阳电池结构 |
| CN201584421U (zh) * | 2009-10-29 | 2010-09-15 | 润峰电力有限公司 | 柔性碲化镉薄膜太阳能电池 |
| CN102315323A (zh) * | 2010-06-29 | 2012-01-11 | 通用电气公司 | 光伏电池以及用于形成光伏电池的背接触的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张榕等: ""碲化镉薄膜太阳能电池及其溅射制备"", 《材料导报》, vol. 20, no. 10, 15 November 2006 (2006-11-15) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219397A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-24 | 普乐新能源（蚌埠）有限公司 | 柔性薄膜太阳能电池 |
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