CN103681932B - 一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制作方法，其中，所述碲化镉薄膜太阳能电池依次由吸光防护层、玻璃层、碲化镉层、硫化镉层、石墨层和背电极层组成；所述碲化镉薄膜太阳能电池的制作方法为：1)制备硫化镉和碲化镉颗粒；2)把制备的硫化镉和碲化镉颗粒制备成胶体液并依次涂布在玻璃层上，分别进行烘干；3)在烘干的碲化镉层上采用真空镀膜的方法依次喷涂石墨层和背电极层；4)在玻璃层上粘贴上吸光防护层，完成碲化镉薄膜太阳能电池的制作。本发明方法提高了碲化镉薄膜太阳能电池的吸光率和耐磨率，并且降低了碲化镉薄膜太阳能电池生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜型太阳能电池的生产技术领域，主要涉及到一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制作方法。
背景技术
由于人类生存环境的保护要求，发展低碳经济，要求使用无污染或者污染为最小的清洁能源，太阳能的开发和利用就应运而生，目前在世界范围内，太阳能发电技术与应用发展甚为迅速，目前在中国一家较大型的企业生产的产量就相当于十年前当时全世界的总量。太阳能发电技术原理在于：太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。利用太阳能发电技术的原理的电池为太阳电池。太阳电池根据不同材料、基板型态与组件的交叉分为不同的种类。目前多数太阳电池主要原料为硅，其中又以单晶硅、多晶硅及非晶硅为最多。单晶硅及多晶硅基本上是以硅晶圆为基础制作p-n型的太阳电池，属于结晶硅太阳电池，由于材料缺陷较少，光电能转换效率较高，但成本也相对的较高；结晶硅太阳电池商业化平均转换效率达16％，而实验室之转换效率则接近25％。与结晶硅太阳电池不同，薄膜型太阳电池仅需要一层极薄的光电材料，因此其所使用材料量也相对较低；另外，薄膜的基板可使用软性或硬性的基材，可选择性高，其制作成本一般低于结晶硅太阳电池，约为其30-40％。薄膜型太阳电池目前已有或正在开发的包括非晶硅、碲化镉薄膜、染料敏化、铜铟硒，铜铟镓硒合金薄膜等薄膜太阳电池。在这几类太阳电池中，硅类太阳电池生产规模最大，技术成熟，而且由于薄膜电池用材省，成本低，现已成为研究的热点。碲化镉薄膜太阳电池属于II-VI族化合物半导体，其结构主体由2μm层的P-型CdTe层与仅0.1μm的N-型窗口CdS膜层形成，光子吸收层主要发生于CdTe层，吸光效率系数>105cm-1，故厚度相当薄，并可吸收90％以上的光，转换效率以在8％以上，成为目前与硅类太阳电池并发齐驱的可能的潜在品种。
目前，碲化镉太阳电池在生产工艺上主要采用采用近距蒸发方法(CSS)来制作薄膜太阳电池，制作方法复杂，生产效率不高。本发明从生产碲化镉太阳电池的工艺着手进行研究开发，目的在于较大幅度地降低其生产成本，因此可以较大幅度地降低太阳电池的价格，而且可提高薄膜太阳能电池的吸光率和对薄膜太阳电池板的保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碲化镉薄膜太阳能电池；本发明的目的之二在于提供一种碲化镉薄膜太阳能电池的制作方法，用于提高现有技术中碲化镉薄膜太阳能电池的吸光率和耐磨率，并且降低现有技术中碲化镉薄膜太阳能电池生产成本高的问题。
本发明用于解决上述技术问题的技术方案为：
本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，依次由吸光防护层、玻璃层、碲化镉层、硫化镉层、石墨层和背电极层组成，其中，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层50～100nm、玻璃层10～15μm、碲化镉层10～15μm、硫化镉层200～350nm、石墨层100～200nm和背电极层200～350nm。
有选的是，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层100nm、玻璃层12μm、碲化镉层15μm、硫化镉层350nm、石墨层150nm和背电极层350nm。
一种用于制作权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)常规方法制备硫化镉和碲化镉颗粒；
2)把制备的硫化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照3：3：1～2：4：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成硫化镉胶体液；
3)把制备的碲化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照3：3：1～2：4：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成碲化镉胶体液；
4)在玻璃层上依次涂布硫化镉胶体液和碲化镉胶体液，并分别进行烘干；
5)在烘干的碲化镉层上采用真空镀膜的方法喷涂石墨层，同样的采用真空镀膜方法喷涂背电极层；
6)在玻璃层上粘贴上吸光防护层，完成碲化镉薄膜太阳能电池的制作。优选的是，所述玻璃层为有色玻璃。
优选的是，所述玻璃层表面设置为含有红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛色和紫色中至少一种颜色。
优选的是，所述玻璃层表面设置的每种颜色所在区域为独立的多边形，所述多个多边形颜色区域组合成了所述玻璃层。
优选的是，所述多边形面积为1～5mm2。
优选的是，所述吸光防护层包括吸光层、防护层和粘贴层。
优选的是，所述粘贴层为玻璃用耐高温固定胶粘剂。
本发明的有益效果是本发明的所述的碲化镉薄膜太阳能电池的制作方法中硫化镉和碲化镉颗粒与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀，磁化水使聚四氟乙烯和硫化镉或碲化镉混合更均匀，使胶体呈流体状，涂布更方便，涂布厚度容易控制，不需要使用保护气，降低了太阳能电池的生产成本；玻璃层设置为有色玻璃，可以帮助吸收光能，且玻璃层外设置有吸光防护层，在帮助吸收光能的同时，降低外界环境中刮风、下雨等自然现象对太阳能电池的玻璃层的保护作用，可以保证玻璃的光洁度，延长太阳能电池的使用寿命。总之，本发明方法简化了太阳能电池的生产过程，降低了生产成本，且提高了现有技术中碲化镉薄膜太阳能电池的吸光率和耐磨率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
所述碲化镉薄膜太阳能电池的结构如实施例1～3所示：
实施例1
碲化镉薄膜太阳能电池，依次由吸光防护层、玻璃层、碲化镉层、硫化镉层、石墨层和背电极层组成，其中，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层50nm、玻璃层15μm、碲化镉层10μm、硫化镉层200nm、石墨层100nm和背电极层200nm。
实施例2
碲化镉薄膜太阳能电池，依次由吸光防护层、玻璃层、碲化镉层、硫化镉层、石墨层和背电极层组成，其中，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层100nm、玻璃层12μm、碲化镉层15μm、硫化镉层350nm、石墨层150nm和背电极层350nm。
实施例3
碲化镉薄膜太阳能电池，依次由吸光防护层、玻璃层、碲化镉层、硫化镉层、石墨层和背电极层组成，其中，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层80nm、玻璃层15μm、碲化镉层12μm、硫化镉层270nm、石墨层200nm和背电极层280nm。
根据实施例1～3中所述碲化镉薄膜太阳能电池的结构，利用本发明所述制作方法进行生产所述碲化镉薄膜太阳能电池，如实施例4～5所示：
实施例4
一种用于制作权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)常规方法制备硫化镉和碲化镉颗粒；
2)把制备的硫化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照3：3：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成硫化镉胶体液；
3)把制备的碲化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照3：3：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成碲化镉胶体液；
4)在玻璃层上依次涂布硫化镉胶体液和碲化镉胶体液，并分别进行烘干；
5)在烘干的碲化镉层上采用真空镀膜的方法喷涂石墨层，同样的采用真空镀膜方法喷涂背电极层；
6)在玻璃层上粘贴上吸光防护层，完成碲化镉薄膜太阳能电池的制作。所述玻璃层表面设置为含有红色、橙色、黄色和绿色拼接而成，每种颜色所在区域为独立的三边形、四边形或者五边形等多边形形状。多边形面积为3mm2，所述吸光防护层包括吸光层、防护层和粘贴层；所述粘贴层为玻璃用耐高温固定胶粘剂。
实施例5
一种用于制作权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)常规方法制备硫化镉和碲化镉颗粒；
2)把制备的硫化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照2：4：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成硫化镉胶体液；
3)把制备的碲化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照2：4：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成碲化镉胶体液；
4)在玻璃层上依次涂布硫化镉胶体液和碲化镉胶体液，并分别进行烘干；
5)在烘干的碲化镉层上采用真空镀膜的方法喷涂石墨层，同样的采用真空镀膜方法喷涂背电极层；
6)在玻璃层上粘贴上吸光防护层，完成碲化镉薄膜太阳能电池的制作。所述玻璃层表面设置为含有红色、橙色和绿色拼接而成，每种颜色所在区域为独立的三边形、四边形或者五边形等多边形形状。多边形面积为5mm2，所述吸光防护层包括吸光层、防护层和粘贴层；所述粘贴层为玻璃用耐高温固定胶粘剂。
实施例6
一种用于制作权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)常规方法制备硫化镉和碲化镉颗粒；
2)把制备的硫化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照2：4：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成硫化镉胶体液；
3)把制备的碲化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照2：4：1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成碲化镉胶体液；
4)在玻璃层上依次涂布硫化镉胶体液和碲化镉胶体液，并分别进行烘干；
5)在烘干的碲化镉层上采用真空镀膜的方法喷涂石墨层，同样的采用真空镀膜方法喷涂背电极层；
6)在玻璃层上粘贴上吸光防护层，完成碲化镉薄膜太阳能电池的制作。所述玻璃层表面设置为含有红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛色和紫色拼接而成，每种颜色所在区域为独立的三边形、四边形或者五边形等多边形形状。多边形面积为5mm2，所述吸光防护层包括吸光层、防护层和粘贴层；所述粘贴层为玻璃用耐高温固定胶粘剂。
上述实施例中碲化镉薄膜太阳能电池制作成本一般低于结晶硅太阳电池，约为其25～30％，吸光率与结晶硅太阳电池相比较提高了10～15％，转换效率提高了5～10％.
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (6)
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，依次由吸光防护层、玻璃层、碲化镉层、硫化镉层、石墨层和背电极层组成，其中，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层50～100nm、玻璃层10～15μm、碲化镉层10～15μm、硫化镉层200～350nm、石墨层100～200nm和背电极层200～350nm，其中，所述玻璃层表面设置为含有红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛色和紫色拼接而成，设置的每种颜色所在区域为独立的多边形，多个所述多边形颜色区域组合成了所述玻璃层。
2.如权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述碲化镉薄膜太阳能电池各层的厚度分别为：吸光防护层100nm、玻璃层12μm、碲化镉层15μm、硫化镉层350nm、石墨层150nm和背电极层350nm。
3.一种用于制作权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)常规方法制备硫化镉和碲化镉颗粒；
2)把制备的硫化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照3∶3∶1～2∶4∶1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成硫化镉胶体液；
3)把制备的碲化镉颗粒、聚四氟乙烯和磁化水按照3∶3∶1～2∶4∶1的体积比进行混合，加热至硫化镉与聚四氟乙烯和磁化水混合均匀制成碲化镉胶体液；
4)在玻璃层上依次涂布硫化镉胶体液和碲化镉胶体液，并分别进行烘干；
5)在烘干的碲化镉层上采用真空镀膜的方法喷涂石墨层，同样的采用真空镀膜方法喷涂背电极层；
6)在玻璃层上粘贴上吸光防护层，完成碲化镉薄膜太阳能电池的制作。
4.如权利要求3所述的用于制作所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，所述多边形面积为1～5mm2。
5.如权利要求3所述的用于制作所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，所述吸光防护层包括吸光层、防护层和粘贴层。
6.如权利要求5所述的用于制作所述的碲化镉薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，所述粘贴层为玻璃用耐高温固定胶粘剂。
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