CN107611196A - 一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法，所述太阳能电池依次设置有衬底层、阻挡层、透明导电层、n型半导体层、p型半导体层、背接触层、背电极层，所述n型半导体层包括硫化镉层和掺镁硫化镉层。该电池可以采用较薄的n层，减少不产生光电流的n层对光的吸收，增加碲化镉薄膜太阳电池的短路电流。
Description
技术领域
本发明涉及碲化镉薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，越来越多的国家开始大力发展太阳能利用技术。太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。碲化镉是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高。碲化镉薄膜太阳电池作为新一代的薄膜电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是很高的，目前实验室的转化率已超过22％。
由于碲化镉薄膜太阳电池目前的工艺技术是先在透明导电氧化物镀膜玻璃上沉积硫化镉(CdS)层，然后在硫化镉(CdS)层上通过近空间升华(CSS)或者气相输运沉积(VTD)技术沉积碲化镉(CdTe)层。然后进行CdCl2的活化处理以及背电极的Cu扩散掺杂。
碲化镉沉积沉积工艺无论是近空间升华还是气象运输沉积，为了获得好的碲化镉薄膜质量，都需要高的衬底温度，目前传统的CdTe层的沉积温度在500℃到630℃之间。CdCl2的活化处理温度同样需要高温，目前常用在350℃到420℃之间，Cu的扩散掺杂温度约为180℃到250℃。
高温下硫化镉和碲化镉很容易发生互扩散，形成CdTexS1-x结构，当x＜0.6时，所形成的材料虽然吸收太阳光，但是无法产生光电流。而且由于扩散导致CdS层减薄，为了强的p-n结来得到高的开路电压和填充因子，因此CdS层必须足够厚，一般情况下得大于70nm，而厚的CdS层及互扩散后形成的CdTexS1-x吸收太阳光，使到达吸收层的光强减小，进而影响电池短路电流。碲化镉与硫化镉的互扩散也降低了电池的开路电压和填充因子。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法，该电池可以采用较薄的n层，减少不产生光电流的n层对光的吸收，增加碲化镉薄膜太阳电池的短路电流。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池依次设置有衬底层、阻挡层、透明导电层、n型半导体层、p型半导体层、背接触层、背电极层，所述n型半导体层包括硫化镉层和掺镁硫化镉层。
优选的，所述p型半导体层为碲化镉吸收层，所述掺镁硫化镉层位于所述硫化镉层和所述碲化镉吸收层之间。
优选的，所述硫化镉层的厚度为2～300nm，所述掺镁硫化镉层的厚度为2～100nm。
优选的，所述掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，0＜x＜0.5。
优选的，所述硫化镉层可以为掺氧硫化镉或硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中0＜x＜0.5。
优选的，所述透明导电层与所述n型半导体层中间还设置有高阻层。
优选的，所述高阻层为的材料为ZnO，SnO2，Zn2xSn1-xO2中的任意一种，其中0＜x＜1。
优选的，所述高阻层的厚度为0～1000nm。
本发明还提供了一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡或铝掺杂的氧化锌；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积、磁控溅射沉积、蒸发沉积中的任意一种；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积、磁控溅射沉积、蒸发沉积中的任意一种；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自空间升华和气象输运沉积中的任意一种；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为20～200nm，铝层的厚度为50～400nm，铬层的厚度为50～200nm，铜层的厚度为1～20nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
更优选的，根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
优选的，在所述透明导电层与所述硫化镉薄膜层之前还可以沉积一层高阻层，所述高阻层的材料为本征氧化锡或本征氧化锌。
更优选的，所述高阻层的厚度为0～1000nm。
本申请与现有技术相比，其详细说明如下：本发明中的n层采用双层结构，即n层采用硫化镉、掺镁硫化镉两层共同作为碲化镉薄膜太阳电池的n层。在硫化镉中掺杂镁元素可以有效阻止高温工艺中碲化镉和硫化镉的互扩散，因此可以有效减小硫化镉层的消耗。但是硫化镉层掺杂镁元素会导致薄膜缺陷增多，薄膜质量变差。为了解决这一问题，选择复合的硫化镉层作为电池n层，复合硫化镉层为传统硫化镉与掺镁硫化镉的双层结构，掺镁硫化镉处于传统硫化镉层和碲化镉层之间。这样设计的好处是传统硫化镉层作为电池的n层，与碲化镉形成p-n结，掺镁硫化镉层作为中间层，阻挡硫化镉和碲化镉的相互扩散。这避免了传统硫化镉n层与碲化镉的相互扩散，同时也避免了整个n层都采用的掺镁硫化镉而导致薄膜质量差及p-n结性能差的问题。
本发明的有益效果在于，本发明采用n层采用双层结构，即n层采用硫化镉、掺镁硫化镉两层共同作为碲化镉薄膜太阳电池的n层，掺镁硫化镉可以减小碲化镉沉积及后续活化处理时的高温工艺造成的硫化镉和碲化镉的互扩散，同时，前面的硫化镉层可以和透明导电层有较好的接触，并且提供强的p-n结，进而提高电池的短路电流和填充因子，从而增加光电转化效率。
附图说明
图1为传统的碲化镉薄膜太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明的碲化镉薄膜太阳能电池的一种结构示意图；
图3为本发明的碲化镉薄膜太阳能电池的另一种结构示意图。
其中图1中衬底层101、阻挡层102，透明导电层103、高阻层104、硫化镉层105，碲化镉吸收层106，背接触层107，背电极层108；
图2中衬底层201，阻挡层202，透明导电层203，硫化镉层204，掺镁硫化镉层205，碲化镉吸收层207，背接触层208，背电极层209；
图3中通衬底层301，阻挡层302，透明导电层302，高阻层304，硫化镉层305，掺镁硫化镉层306，碲化镉吸收层307，背接触层308，背电极层309。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法，所述太阳能电池包括衬底层、阻挡层、透明导电层、n型半导体层、p型半导体层、背接触层、背电极层，所述n型半导体层包括硫化镉层和掺镁硫化镉层。所述p型半导体层为碲化镉吸收层，所述掺镁硫化镉层位于所述硫化镉层和所述碲化镉吸收层之间，其中硫化镉层的厚度为2～300nm，掺镁硫化镉层的厚度为2～100nm，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，0＜x＜0.5，硫化镉层可以为掺氧硫化镉或硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中0＜x＜0.5。透明导电层与硫化镉层中间还设置有高阻层，高阻层为的材料为ZnO，SnO2，Zn2xSn1-xO2中的任意一种，其中0＜x＜1，厚度为0～1000nm。
其制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡或铝掺杂的氧化锌；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积、磁控溅射沉积、蒸发沉积中的任意一种；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积、磁控溅射沉积、蒸发沉积中的任意一种；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自空间升华和气象输运沉积中的任意一种；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为20～200nm，铝层的厚度为50～400nm，铬层的厚度为50～200nm，铜层的厚度为1～20nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：
如图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为50nm，掺镁硫化镉层的厚度为2nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.1，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.1。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自近空间升华；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为20nm，铝层的厚度为400nm，铬层的厚度为50nm，铜层的厚度为1nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
实施例2：
如图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为50nm，掺镁硫化镉层的厚度为10nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.1，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.1。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自磁控溅射沉积；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自磁控溅射沉积；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自气象输运沉积法；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为20nm，铝层的厚度为400nm，铬层的厚度为50nm，铜层的厚度为20nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
实施例3：
如图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为50nm，掺镁硫化镉层的厚度为30nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.2，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.2。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为铝掺杂的氧化锌；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自蒸发沉积法；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学蒸发沉积法；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自空间升华法；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为50nm，铝层的厚度为400nm，铬层的厚度为80nm，铜层的厚度为50nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
实施例4：
如图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为100nm，掺镁硫化镉层的厚度为50nm，硫化镉层硫化镉，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.3。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自近空间升华沉积；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为100nm，铝层的厚度为300nm，铬层的厚度为100nm，铜层的厚度为10nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
实施例5：
如图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为200nm，掺镁硫化镉层的厚度为80nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.1，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.4。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料铝掺杂的氧化锌；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自磁控溅射沉积；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自磁控溅射沉积；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自空间升华法；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为150nm，铝层的厚度为300nm，铬层的厚度为150nm，铜层的厚度为5nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
实施例6：
如图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为300nm，掺镁硫化镉层的厚度为10nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.45，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中x＝0.45。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自蒸发沉积中；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学蒸发沉积；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自空间升华；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为200nm，铝层的厚度为400nm，铬层的厚度为00nm，铜层的厚度为200nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
(8)根据实际应用要求，在上述制备过程中利用本领域所公知的电池刻划工艺对需要的膜层进行激光或机械刻划，实现电池串联，最后使用封装材料和背板玻璃进行封装完成碲化镉薄膜电池的制备。
实施例7
如图3所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、高阻层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为2nm，掺镁硫化镉层的厚度为2nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.1，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.1，高阻层的材料为ZnO，高阻层的厚度为10nm。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法与实施例1相同，区别在于在所述透明导电层与所述硫化镉层之前沉积了一层高阻层。
实施例8
如图3所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、高阻层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为10nm，掺镁硫化镉层的厚度为10nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.1，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.1，高阻层的材料为SnO2，高阻层的厚度为50nm。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法与实施例2相同，区别在于在所述透明导电层与所述硫化镉层之前沉积了一层高阻层。
实施例9
如图3所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、高阻层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为50nm，掺镁硫化镉层的厚度为30nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.2，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.2，高阻层的材料为Zn2xSn1-xO2(x＝0.1)，高阻层的厚度为100nm。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法与实施例3相同，区别在于在所述透明导电层与所述硫化镉层之前沉积了一层高阻层。
实施例10
如图3所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、高阻层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为100nm，掺镁硫化镉层的厚度为50nm，硫化镉层硫化镉，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.3，高阻层的材料为Zn2xSn1-xO2(x＝0.3)，高阻层的厚度为300nm。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法与实施例4相同，区别在于在所述透明导电层与所述硫化镉层之前沉积了一层高阻层。
实施例11
如图3所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、高阻层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为200nm，掺镁硫化镉层的厚度为80nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.4，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，x＝0.4，高阻层的材料为Zn2xSn1-xO2(x＝0.5)，高阻层的厚度为500nm。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法与实施例5相同，区别在于在所述透明导电层与所述硫化镉层之前沉积了一层高阻层。
实施例12
如图3所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池，提供一衬底层，衬底层上依次设置有阻挡层、透明导电层、高阻层、硫化镉层、掺镁硫化镉层、碲化镉吸收层、背接触层、背电极层，其中硫化镉层的厚度为300nm，掺镁硫化镉层的厚度为100nm，硫化镉层为掺氧硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中x＝0.45，掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中x＝0.45，高阻层的材料为Zn2xSn1-xO2(x＝0.9)，高阻层的厚度为1000nm。
上述碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法与实施例6相同，区别在于在所述透明导电层与所述硫化镉层之前沉积了一层高阻层。
实施例13
硫化镉层厚度对碲化镉薄膜电池样品的性能影响
1、实验样品：碲化镉薄膜电池样品均采用硫化镉/掺镁硫化镉/碲化镉的电池结构，样品1、2、3、4、5、6硫化镉层厚度分别为10nm、30nm、50nm、100nm、200nm、300nm；各个样品掺镁硫化镉层厚度均为10nm,其他电池制作条件均相同。
2、实验方法：采用GB/T 6495.1-1996中所述方法进行性能测试；
3、实验结果：见表1。
表1硫化镉层厚度对掺杂碲化镉薄膜电池样品的性能影响
| 电池样品 | Eff(％) | Voc(V) | Jsc(mA/cm2) | FF(％) |
| 样品1 | 6.41 | 0.630 | 17.8 | 57.1 |
| 样品2 | 12.32 | 0.731 | 25.1 | 67.2 |
| 样品3 | 15.86 | 0.830 | 25.9 | 73.8 |
| 样品4 | 13.70 | 0.831 | 22.3 | 74.1 |
| 样品5 | 11.95 | 0.827 | 19.6 | 73.7 |
| 样品6 | 11.43 | 0.825 | 18.9 | 73.3 |
其中，Eff为充放电效率，Voc为开路电压，Jsc为短路电流，FF为填充因子。
从以上实验数据可以看出，硫化镉层厚度为50nm时，制作出的电池样品其电池性能最好。
实施例14
掺镁硫化镉层厚度对碲化镉薄膜电池样品的性能影响
1、实验样品：碲化镉薄膜电池样品均采用硫化镉/掺镁硫化镉/碲化镉的电池结构，样品1、2、3、4、5掺镁硫化镉层厚度分别为2nm、5nm、10nm、25nm、50nm)；各个样品硫化镉层厚度均为50nm。其他电池制作条件均相同。
2、实验方法：采用GB/T 6495.1-1996中所述方法进行性能测试；
3、实验结果：见表2。
表2掺镁硫化镉层厚度对碲化镉薄膜电池样品的性能影响
其中，Eff为充放电效率，Voc为开路电压，Jsc为短路电流，FF为填充因子。
从以上实验数据可以看出，掺镁硫化镉层厚度为10nm时，制作出的电池样品其电池性能最好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池依次设置有衬底层、阻挡层、透明导电层、n型半导体层、p型半导体层、背接触层、背电极层，所述n型半导体层包括硫化镉层和掺镁硫化镉层。
2.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述p型半导体层为碲化镉吸收层，所述掺镁硫化镉层位于所述硫化镉层和所述碲化镉吸收层之间。
3.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述硫化镉层的厚度为2～300nm，所述掺镁硫化镉层的厚度为2～100nm。
4.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述掺镁硫化镉的分子式为MgxCd1-xS，其中，0＜x＜0.5。
5.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述硫化镉层可以为掺氧硫化镉或硫化镉，所述掺氧硫化镉的分子式为CdOxS1-x，其中0＜x＜0.5。
6.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层与所述n型半导体层中间还设置有高阻层。
7.根据权利要求6所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述高阻层为的材料为ZnO，SnO2，Zn2xSn1-xO2中的任意一种，其中0＜x＜1。
8.根据权利要求6所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述高阻层的厚度为0～1000nm。
9.一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)提供一衬底层，在所述衬底层上沉积一层阻挡层；
(2)在所述阻挡层上沉积一层透明导电层，所述透明导电层的材料为氟掺杂的氧化锡或铝掺杂的氧化锌；
(3)在所述透明导电层上沉积一层硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积、磁控溅射沉积、蒸发沉积中的任意一种；
(4)在所述硫化镉薄膜层上沉积一层掺镁硫化镉薄膜层，所述沉积方法选自化学水浴沉积、磁控溅射沉积、蒸发沉积中的任意一种；
(5)在所述掺镁硫化镉薄膜层上沉积一层碲化镉薄膜层，然后在CdCl2气氛下进行高温活化处理，所述沉积方法选自空间升华和气象输运沉积中的任意一种；
(6)在所述碲化镉薄膜层上沉积一层背接触层；
(7)在所述背接触层上依次溅射Cu、Mo、Al、Cr金属材料作为背电极层，其中钼层的厚度为20～200nm，铝层的厚度为50～400nm，铬层的厚度为50～200nm，铜层的厚度为1～20nm，将背电极层在大气气氛下进行高温退火处理。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述透明导电层与所述硫化镉薄膜层之前还可以沉积一层高阻层，所述高阻层的材料为本征氧化锡或本征氧化锌。
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|---|---|---|---|---|
| CN112652675A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-13 | 龙焱能源科技（杭州）有限公司 | 一种彩色薄膜光伏组件及其制备方法 |
| CN113193064A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-30 | 成都中建材光电材料有限公司 | 一种薄膜太阳能电池组件及其制备方法 |
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